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Anápolis Março/2018 Engenharia de Tráfego Vol. I Rone Evaldo Barbosa, Prof. Dr. rone@viaurbana.eng.br Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 1 O autor Rone Evaldo Barbosa, Prof. Dr. Doutor em Transportes pela Universidade de Brasília - UnB; Mestre em Engenharia de Transportes pela Universidade de São Paulo – USP; Especialista em Gerenciamento de Projetos e em Engenharia de Produção e Logística; Engenheiro Civil pela Universidade Estadual Paulista - UNESP; Professor e Pesquisador da Universidade Estadual de Goiás desde 1999; Conselheiro do CONTRAN – Conselho Nacional de Trânsito desde 2009; Analista de Infraestrutura do Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão desde 2008; Coordenador Geral de Gestão da Informação, do Ministério dos Transportes, Portos e Aviação Civil; Com mais de 20 anos de atuação na área de transportes, o Prof. Rone possui ainda experiência no desenvolvimento de estudos, projetos e consultorias no Brasil e no exterior. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 4 Sumário 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TRÁFEGO RODOVIÁRIO .............................................................................. 7 1.1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 7 1.2. VEÍCULO ......................................................................................................................................................... 7 1.2.1. Definições do Código de Trânsito Brasileiro ........................................................................................ 7 1.2.2. Definições Importantes Relacionadas aos Veículos ............................................................................ 8 1.2.3. Veículos de Projeto ............................................................................................................................ 11 1.2.4. Fatores de Equivalência em Unidades de Veículo de Passeio ........................................................... 11 1.3. USUÁRIO ...................................................................................................................................................... 12 1.4. VIA .............................................................................................................................................................. 13 1.4.1. Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR742 ............................................................................ 13 1.5. INTERFACE ENTRE OS ELEMENTOS INTEGRANTES DA CIRCULAÇÃO VIÁRIA ................................................................... 14 1.6. ASPECTOS OPERACIONAIS ................................................................................................................................ 16 1.6.1. Definições Importantes Relacionadas aos Aspectos Operacionais ................................................... 16 1.7. ÁREAS DE ATUAÇÃO DA ENGENHARIA DE TRANSPORTES ......................................................................................... 18 2. ESTUDOS E PESQUISAS DE TRÁFEGO ............................................................................................................ 19 2.1. PROCEDIMENTOS BÁSICOS ............................................................................................................................... 19 2.1.1. Definição da área de influência ........................................................................................................ 19 2.1.2. Estabelecimento de Zonas de Tráfego .............................................................................................. 19 2.1.3. Outras Informações Básicas .............................................................................................................. 20 2.1.4. Preparação da Rede Básica de Transportes ...................................................................................... 20 2.1.4.1. Tipos de Rede ................................................................................................................................................ 20 2.1.4.2. Representação Gráfica .................................................................................................................................. 21 2.1.4.3. Dados Necessários para Simulação do Tráfego ............................................................................................. 22 2.1.4.4. Exemplo de Montagem de uma Rede de Transporte .................................................................................... 23 2.1.4.5. Resultados das simulações para a situação atual e futura ............................................................................ 26 2.2. PESQUISAS VOLUMÉTRICAS .............................................................................................................................. 28 2.2.1. Métodos de Contagem ...................................................................................................................... 29 2.2.1.1. Contagens Manuais ....................................................................................................................................... 29 2.2.1.2. Contagens Automáticas ................................................................................................................................. 31 2.2.1.3. Videomonitoramento .................................................................................................................................... 31 2.2.2. Contagens em Interseções ................................................................................................................ 32 2.2.3. Contagens de Pedestres .................................................................................................................... 32 2.3. PESQUISA ORIGEM/DESTINO ............................................................................................................................. 33 2.3.1. Métodos de Pesquisa ........................................................................................................................ 33 2.4. PESQUISA DE VELOCIDADE PONTUAL .................................................................................................................. 34 2.5. PESQUISA DE VELOCIDADE E RETARDAMENTO ...................................................................................................... 35 2.6. PESQUISA DE OCUPAÇÃO DE VEÍCULOS ............................................................................................................... 35 2.7. PESAGENS DE VEÍCULOS ................................................................................................................................... 36 2.8. DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO ATUAL ................................................................................................................. 36 2.9. DETERMINAÇÃO DO TRÁFEGO FUTURO ............................................................................................................... 37 3. TEORIA DO FLUXO DE TRÁFEGO ................................................................................................................... 39 3.1. ABORDAGEM MACROSCÓPICA .......................................................................................................................... 39 3.1.1. Fluxo ou Volume de Tráfego ............................................................................................................. 40 3.1.2. Concentração ou Densidade ............................................................................................................. 40 3.1.3. Velocidade.........................................................................................................................................41 3.1.4. Modelos Macroscópicos de Tráfego ................................................................................................. 41 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 5 3.1.4.1. Modelo de Velocidade - Concentração ......................................................................................................... 42 3.1.4.2. Modelos de Fluxo - Concentração ................................................................................................................. 44 3.1.4.3. Modelos de Fluxo - Velocidade ..................................................................................................................... 46 3.2. ABORDAGEM MICROSCÓPICA ........................................................................................................................... 47 3.3. ABORDAGEM MESOSCÓPICA ............................................................................................................................. 48 4. ANÁLISE DE CAPACIDADE E NÍVEL DE SERVIÇO DE RODOVIAS ..................................................................... 49 4.1. HIGHWAY CAPACITY MANUAL - HCM ................................................................................................................ 49 4.1.1. Evolução Histórica do HCM ............................................................................................................... 49 4.1.2. Highway Capacity Manual 2000 ....................................................................................................... 50 4.2. CONCEITOS E DEFINIÇÕES ................................................................................................................................. 51 4.2.1. Fluxo de Veículos ............................................................................................................................... 51 4.2.2. Fator de Hora Pico - FHP ................................................................................................................... 51 4.2.3. Variações dos Volumes de Tráfego ................................................................................................... 52 4.2.3.1. Variação ao Longo do Dia – Caracterização das Horas de Pico ..................................................................... 52 4.2.3.2. Volume Horário ............................................................................................................................................. 55 4.2.3.3. Volume Horário de Projeto - VHP .................................................................................................................. 57 4.2.4. Capacidade ....................................................................................................................................... 58 4.2.5. Nível de Serviço ................................................................................................................................. 58 4.3. TIPOS DE VIAS ................................................................................................................................................ 60 4.4. RODOVIAS DE PISTA SIMPLES ............................................................................................................................ 60 4.4.1. Capacidade ....................................................................................................................................... 60 4.4.2. Condições Ideais ................................................................................................................................ 60 4.4.3. Classificação das Rodovias de Pista Simples ..................................................................................... 61 4.4.4. Níveis de Serviço ............................................................................................................................... 61 4.4.4.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) ........................................................................................ 63 4.4.4.2. Densidade de Pontos de Acessos .................................................................................................................. 65 4.4.4.3. Determinação dos Fluxos de Tráfego ............................................................................................................ 65 4.4.4.4. Determinação da Velocidade Média de Viagem (VMV) ................................................................................ 69 4.4.4.5. Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo (PTGS) .............................................................. 70 4.4.4.6. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 71 4.4.4.7. Razão Volume/Capacidade ............................................................................................................................ 71 4.4.5. Níveis de Serviço por Sentido de Tráfego .......................................................................................... 72 4.4.5.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre ................................................................................................. 72 4.4.5.2. Determinação dos Fluxos de Tráfego ............................................................................................................ 72 4.4.5.3. Determinação da Velocidade Média de Viagem ........................................................................................... 81 4.4.5.4. Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo .......................................................................... 83 4.4.5.5. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 85 4.5. RODOVIAS COM MÚLTIPLAS FAIXAS DE TRÁFEGO .................................................................................................. 86 4.5.1. Limites de aplicação da metodologia ............................................................................................... 86 4.5.2. Condições Ideais ................................................................................................................................ 86 4.5.3. Níveis de Serviço ............................................................................................................................... 86 4.5.3.1. Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) ........................................................................................ 88 4.5.3.2. Determinação do Fluxo ................................................................................................................................. 90 4.5.3.3. Determinação do Nível de Serviço ................................................................................................................ 94 5. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO EM ESTUDOS DE TRÁFEGO DE RODOVIAS .......................................................... 96 5.1. ANÁLISE DA CAPACIDADE E NÍVEL DE SERVIÇO DE RODOVIAS COM O HCM-2000 ........................................................ 96 5.2. ATUALIZAÇÕES DO HCM-2010 ........................................................................................................................ 96 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 6 Lista de Figuras FIGURA 1 – EIXOS EM TANDEM E NÃO-TANDEM (DNIT, 2006). ................................................................................................. 9 FIGURA 2 – CARGA INDIVISÍVEL. ............................................................................................................................................ 9 FIGURA 3 – COMBINAÇÃO DE VEÍCULO DE CARGA. ................................................................................................................... 9 FIGURA 4 – VEÍCULO ESPECIAL. ..........................................................................................................................................10 FIGURA 5 – TIPOS DE EIXOS (DNIT, 2006). ......................................................................................................................... 10 FIGURA 6 – FATORES DE EQUIVALÊNCIA EM UNIDADES DE VEÍCULO DE PASSEIO (TRB, APUD BARBOSA, 2010). ................................. 12 FIGURA 7 - FUNÇÕES DO SISTEMA VIÁRIO (ADAPTADO DE SILVA, 2001). .................................................................................... 13 FIGURA 8 - CLASSIFICAÇÃO DE RODOVIAS – MANUAL DNIT-IPR 742. ...................................................................................... 14 FIGURA 9 - INTERFACE ENTRES OS ELEMENTOS INTEGRANTES DA CIRCULAÇÃO VIÁRIA. .................................................................... 15 FIGURA 10 - CONFLITOS DE CIRCULAÇÃO NO SISTEMA VIÁRIO. .................................................................................................. 15 FIGURA 11 - ÁREAS DE ATUAÇÃO DA ENGENHARIA DE TRANSPORTES. ......................................................................................... 18 FIGURA 12 – PROCESSO DE PLANEJAMENTO NA PRÁTICA. ........................................................................................................ 18 FIGURA 13 – EXEMPLO DE REDE VIÁRIA (DNIT, 2006). .......................................................................................................... 22 FIGURA 14 – BASE GEOGRÁFICA DE SIMULAÇÃO IMPLEMENTADA (VIA URBANA, 2015). ............................................................... 24 FIGURA 15 – LOCALIZAÇÃO DOS PONTOS DE CONTAGENS NO MODELO DE SIMULAÇÃO (VIA URBANA, 2015). ................................... 25 FIGURA 16 – VELOCIDADES DA MALHA VIÁRIA (VIA URBANA, 2015). ....................................................................................... 25 FIGURA 17 – CAPACIDADES DA MALHA VIÁRIA (VIA URBANA, 2015). ....................................................................................... 26 FIGURA 18 – CARREGAMENTO DA MALHA VIÁRIA NO ENTORNO DO EMPREENDIMENTO PARA A SITUAÇÃO ATUAL (VIA URBANA, 2015). 27 FIGURA 19 – CARREGAMENTO DA MALHA VIÁRIA NO ENTORNO DO EMPREENDIMENTO PARA A SITUAÇÃO FUTURA (VIA URBANA, 2015). ............................................................................................................................................................................ 28 FIGURA 20 – FICHA DE CONTAGEM VOLUMÉTRICA MANUAL (DNIT, 2006). ............................................................................... 30 FIGURA 21 – DIAGRAMA DE FLUXOS EM UMA INTERSEÇÃO (DNIT, 2006). ................................................................................. 32 FIGURA 22 – MEDIÇÃO DE FLUXO NUMA SEÇÃO DE VIA (SILVA, 2007). ...................................................................................... 40 FIGURA 23 – MEDIÇÃO DA DENSIDADE NUM TRECHO DE VIA (SILVA, 2007). ............................................................................... 41 FIGURA 24 – MODELO LINEAR DE VELOCIDADE-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ......................................................................... 42 FIGURA 25 – COMPORTAMENTO OBSERVADO NA RELAÇÃO VELOCIDADE-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ........................................ 43 FIGURA 26 – DIAGRAMA REPRESENTANDO A RELAÇÃO FLUXO-CONCENTRAÇÃO (SILVA, 2007). ...................................................... 44 FIGURA 27 – DIAGRAMA REPRESENTANDO A RELAÇÃO FLUXO-CONCENTRAÇÃO OBSERVADA EM CAMPO (SILVA, 2007). ...................... 45 FIGURA 28 – DIAGRAMA DA RELAÇÃO PARABÓLICA ENTRE VELOCIDADE E FLUXO (SILVA, 2007). ..................................................... 46 FIGURA 29 – REPRESENTAÇÃO DA ONDA CINEMÁTICA NO DIAGRAMA FUNDAMENTAL DO TRÁFEGO (SILVA, 2007). ........................... 47 FIGURA 30 – REPRESENTAÇÃO DA FORMAÇÃO E DISPERSÃO DE PELOTÕES DE VEÍCULOS AO LONGO DE UMA VIA (SILVA, 2007). ............ 48 FIGURA 31 – FLUTUAÇÃO DA VOLUMETRIA MENSAL, SEMANAL E DIÁRIA (PIETRANTONIO, 2010). ................................................... 52 FIGURA 32 – VARIAÇÕES HORÁRIAS TÍPICAS EM VIAS AMERICANAS (DNIT, 2006). ...................................................................... 54 FIGURA 33 – FLUTUAÇÃO DA VOLUMETRIA HORÁRIA (DNIT, 2006).......................................................................................... 55 FIGURA 34 – HORAS DE MAIOR UTILIZAÇÃO DA VIA (PIETRANTONIO, 2010). .............................................................................. 56 FIGURA 35 – RELAÇÃO ENTRE A HORA E O VOLUME HORÁRIO DE TRÁFEGO EM RODOVIAS NORTE-AMERICANAS (DNIT, 2006). ............ 56 FIGURA 36 – CARACTERIZAÇÃO OPERACIONAL DOS DIFERENTES NÍVEIS DE SERVIÇO (BARBOSA, 2012). ............................................ 59 FIGURA 37 – NÍVEIS DE SERVIÇO PARA RODOVIAS DE CLASSE I (DNIT, 2006). ............................................................................ 63 FIGURA 38 – CURVAS DE VARIAÇÃO DO FLUXO COM A VELOCIDADE (DNIT, 2006)....................................................................... 88 FIGURA 39 – DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE SERVIÇO (DNIT, 2006). ......................................................................................... 95 FIGURA 40 – DETERMINAÇÃO DO NÍVEL DE SERVIÇO (DNIT, 2006). ......................................................................................... 95 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 7 1. CONCEITOS FUNDAMENTAIS DE TRÁFEGO RODOVIÁRIO 1.1. Introdução Este capítulo apresenta alguns conceitos apresentados por Silva (2001), essenciais à compreensão dos métodos de análise de tráfego rodoviário, sobretudo aqueles relacionados aos estudos de capacidade e nível de serviço de rodovias. Inicialmente são destacados os elementos integrantes da circulação viária, sendo abordados a seguir, conceitos relacionados à interação entre estes elementos no sistema viário. 1.2. Veículo Os sistemas de tráfego incluem todos os tipos de veículo: automóveis, ônibus, caminhões, motocicletas, triciclos, bicicletas, carroças, bondes etc. Entretanto, é muito complexa a tarefa de estudar o veículo de uma forma tão abrangente. Para a imensa maioria dos estudos de tráfego é considerada suficiente a adoção de uma unidade veicular padrão, para a qual são convertidos os outros tipos de veículo através de fatores de conversão apropriados. Esta unidade é simbolizada por ucp (unidade de carro de passeio) que em qualquer situação corresponde ao automóvel (Silva, 2001). 1.2.1. Definições do Código de Trânsito Brasileiro De acordo com o artigo 96 da Lei nº 9.503/1997 – Código de Trânsito Brasileiro – CTB, os veículos classificam-se em: I - quanto à tração: a) automotor; b) elétrico; c) de propulsão humana; d) de tração animal; e) reboque ou semi-reboque; II - quanto à espécie: a) de passageiros: 1 - bicicleta; 2 - ciclomotor; 3 - motoneta; 4 - motocicleta; 5 - triciclo; 6 - quadriciclo; 7 - automóvel; 8 - microônibus; 9 - ônibus; 10 - bonde; 11 - reboque ou semi-reboque; 12 - charrete; b) de carga: 1 - motoneta; 2 - motocicleta; 3 - triciclo; 4 - quadriciclo; 5 - caminhonete; 6 - caminhão; 7 - reboque ou semi-reboque; 8 - carroça; 9 - carro-de- mão; c) misto: 1 - camioneta; 2 - utilitário; 3 - outros; d) de competição; e) de tração: 1 - caminhão-trator; 2 - trator de rodas; 3 - trator de esteiras; 4 - trator misto; f) especial; g) de coleção; Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 8 III - quanto à categoria: a) oficial; b) de representação diplomática, de repartições consulares de carreira ou organismos internacionais acreditados junto ao Governo brasileiro; c) particular; d) de aluguel; e) de aprendizagem. As características dos veículos, suas especificações básicas, configuração e condições essenciais para registro, licenciamento e circulação serão estabelecidas pelo Conselho Nacional de Trânsito - CONTRAN,em função de suas aplicações (art. 97 do CTB), por meio de suas resoluções1. A Portaria do Departamento Nacional de Trânsito - DENATRAN nº 63/20092 estabelece os limites regulamentares de pesos e dimensões dos veículos e as combinações de veículos de transporte de carga e de passageiros. 1.2.2. Definições Importantes Relacionadas aos Veículos Lotação - carga útil máxima incluindo o condutor e os passageiros que o veículo pode transportar, expressa em quilogramas ou toneladas para os veículos de carga; ou número de pessoas para os veículos de transportes coletivo de passageiros. Peso Bruto Total (PBT) - peso total do veículo, constituído da soma da tara mais a carga transportada. Para o PBTmax, considera-se a lotação do veículo (carga máxima). Peso Bruto Total Combinado (PBTC) - peso total de uma combinação de veículo de carga (CVC), constituído da soma da tara de toda a composição (unidade tratora + reboques e/ou semirreboques) mais a carga transportada. Para o PBTCmax, considera-se a lotação do veículo (carga máxima). Tandem - dois ou mais eixos de um veículo que constituam um conjunto integrado de suspensão, podendo quaisquer deles ser ou não motriz. Existem dois tipos de suspensão: Bogie, utilizada em veículos com tração 6X4. Balancim utilizada em veículos com tração 6X2. Nos dois modelos, os eixos trabalham em conjunto. Quando passam em alguma depressão, o primeiro eixo desce enquanto que o outro sobe (igual a uma balança) - vantagem de que sempre os pneus estão em contato com o solo. No modelo “não tandem”, os eixos são independentes e a capacidade de pesos para as duas configurações (tandem e não tandem) são diferentes. 1 Resoluções CONTRAN disponíveis em: http://www.denatran.gov.br/resolucoes.htm. 2 Portaria DENATRAN Nº 63/2009 e seus anexos disponíveis em: http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09.pdf http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09_ANEXOS.pdf http://www.denatran.gov.br/resolucoes.htm http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09.pdf http://www.denatran.gov.br/download/Portarias/2009/PORTARIA_DENATRAN_63_09_ANEXOS.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 9 Figura 1 – Eixos em tandem e não-tandem (DNIT, 2006). Tara - peso próprio do veículo, acrescido dos pesos da carroçaria e equipamento, do combustível, das ferramentas e dos acessórios, da roda sobressalente, do extintor de incêndio e do fluido de arrefecimento, expresso em quilogramas ou toneladas. Carga Indivisível: a carga unitária, representada por uma única peça estrutural ou por um conjunto de peças fixadas por rebitagem, solda ou outro processo, para fins de utilização direta como peça acabada ou, ainda, como parte integrante de conjuntos estruturais de montagem ou de máquinas ou equipamentos, e que pela sua complexidade, só possa ser montada em instalações apropriadas; Figura 2 – Carga indivisível. Conjunto: a composição de veículo transportador mais a carga transportada; Combinação de Veículos de Carga (CVC): a composição de um ou mais veículos tratores, com semi-reboque(s) e/ou reboque(s); Figura 3 – Combinação de Veículo de Carga. Veículo Especial: aquele construído com características especiais e destinado ao transporte de carga indivisível e excedente em peso e/ou dimensão, incluindo-se entre esses os semi- Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 10 reboques dotados de mais de 3 (três) eixos com suspensão mecânica, assim como aquele dotado de equipamentos para a prestação de serviços especializados, que se configurem como carga permanente; Figura 4 – Veículo Especial. Comboio: o grupo constituído de 2 (dois) ou mais veículos transportadores, independentes, realizando transporte simultâneo e no mesmo sentido, separados entre si por distância mínima de 30 m (trinta metros) e máxima de 100 m (cem metros); Tipos de Eixo: A Figura 5 mostra os diferentes tipos de eixos e as respectivas características. Figura 5 – Tipos de Eixos (DNIT, 2006). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 11 1.2.3. Veículos de Projeto Para fins de projeto é necessário examinar todos os tipos de veículos em circulação, selecionando-os em classes e estabelecendo a representatividade dos tamanhos dos veículos dentro de cada classe. A grande variedade de veículos existentes conduz à escolha, para fins práticos, de tipos representativos, que em dimensões e limitações de manobra, excedam a maioria dos de sua classe. A estes veículos é dada a designação de veículos de projeto, os quais são definidos como veículos cujo peso, dimensões e características de operação servirão de base para estabelecer os controles do projeto de rodovias e suas interseções (DNIT, 2006). O Manual de Projeto de Interseções (DNIT, 2005) classifica os veículos usuais em cinco categorias, a serem adotadas em cada caso conforme as características predominantes do tráfego: VP - Representa os veículos leves, física e operacionalmente assimiláveis ao automóvel, incluindo minivans, vans, utilitários, pick-ups e similares. CO - Representa os veículos comerciais rígidos, não articulados. Abrangem os caminhões e ônibus convencionais, normalmente de dois eixos e quatro a seis rodas. O - Representa os veículos comerciais rígidos de maiores dimensões. Entre estes incluem- se os ônibus urbanos longos, ônibus de longo percurso e de turismo, bem como caminhões longos, freqüentemente com três eixos (trucão), de maiores dimensões que o veículo CO básico. Seu comprimento aproxima-se do limite máximo legal admissível para veículos rígidos. SR - Representa os veículos comerciais articulados, compostos de uma unidade tratora simples (cavalo mecânico) e um semi-reboque. Seu comprimento aproxima-se do limite máximo legal para veículos dessa categoria. RE - Representa os veículos comerciais com reboque. É composto de uma unidade tratora simples, um semi-reboque e um reboque, freqüentemente conhecido como bitrem. Seu comprimento é o máximo permitido pela legislação. É necessário, no entanto, incluir as motocicletas e motonetas/ciclomotores e cicloelétricos (M), visto que se tratam de parcela significativa do fluxo de tráfego. 1.2.4. Fatores de Equivalência em Unidades de Veículo de Passeio Vias de características geométricas idênticas podem apresentar diferentes capacidades, pois são influenciadas também pela composição do tráfego que as utiliza. Para estudos de capacidade pode ser conveniente representar cada tipo de veículo em unidades de carro de passeio (ucp), ou seja, número equivalente de carros de passeio que exerce os mesmos efeitos na capacidade da rodovia que o veículo referido. O Highway Capacity Manual – HCM (TRB, 2000) analisa a influência dos diferentes tipos de veículos (caminhões, ônibus e veículos de recreio) de várias maneiras, em função do tipo de via, da extensão do trecho, do tipo de terreno, dos greides, do número de faixas da via, e das faixas de tráfego em estudo. Para alguns casos define equivalentes dos diversos tipos de veículos em unidades de carros de passeio, em outros utiliza a proporção desses veículos no fluxo de tráfego, ou a porcentagem representada pelos veículos pesados dentro do volume total, ou ainda considera que os resultados independem dos tipos de veículos, etc. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 12 Em face à variedade e complexidade dos problemas analisados detalhadamente pelo HCM 2000, não se pode resumir de forma prática as diferentes maneiras de considerar a composição do tráfego nos estudos de capacidade. A própria metodologia do HCM considera em seus parâmetros a equivalência veicular. Quando não há dados disponíveis que permitam uma análise mais precisa da equivalência veicular,adota-se fatores de equivalência recomendados por referências consagradas, cujos parâmetros foram obtidos a partir de pesquisas de tráfego. A portaria nº 63/2009 do DENATRAN, bem como o manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006) apresentam dezenas de configurações de veículos de carga e de passageiros, contudo, para fins de análise de capacidade e nível de serviço viários, é suficiente a distribuição da equivalência entre cinco categorias representativas do fluxo. A figura a seguir apresenta os fatores de equivalência adotados pela TRB - Transportation Research Board, para uma via condições ideais. Figura 6 – Fatores de equivalência em unidades de veículo de passeio (TRB, apud Barbosa, 2010). O Departamento de Transportes da Califórnia (DOT-CA)3 estabelece os fatores de equivalência para os veículos pesados em função do tipo de relevo (Tabela 1). Tabela 1 – Fatores de equivalência para veículos em unidades de veículo de passeio (DOT- CA, 2013). 1.3. Usuário São usuários dos sistemas de tráfego os ocupantes dos veículos, guiando-os ou não, e os pedestres, principalmente. Uma abordagem mais ampla incluiria também as demais pessoas que de alguma forma são afetadas pela operação do tráfego. Assim, por exemplo, seriam 3 California Department of Transportation – CALTRANS (2013). Acesso em 01/03/2016. http://www.dot.ca.gov/hq/maint/Pavement/Offices/Pavement_Engineering/LCCA_Docs/Appendix5_Aug_1_2013.pdf LEVES MOTOS/CICLOS MÉDIOS/PESADOS SEMI-REBOQUE + REBOQUE ONIBUS 1,00 0,33 1,75 2,50 2,25 PARÂMETROS DE TRÁFEGO - FATORES DE EQUIVALÊNCIA VEICULAR Tipo de Relevo Plano Ondulado Montanhoso Fator de Equivalência (E) 1,5 2,5 4,5 http://www.dot.ca.gov/hq/maint/Pavement/Offices/Pavement_Engineering/LCCA_Docs/Appendix5_Aug_1_2013.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 13 usuários de um sistema de tráfego os moradores de uma área residencial cortada por uma via que produz ruído e poluição do ar (Silva, 2001). 1.4. Via A via será entendida aqui como o espaço destinado à circulação. O conjunto estruturado de vias que servem a uma determinada região é conhecido como sistema viário e tem como funções básicas assegurar mobilidade e acessibilidade ao usuário. Os sistemas viários em geral podem ser classificados: Quanto ao ambiente: urbano e rural; Quanto à esfera administrativa ou jurisdição: federal, estadual e municipal; Classificação físico-operacional: expressa, fluxo ininterrupto e fluxo interrompido. A classificação que mais interessa ao planejamento de tráfego é a chamada classificação funcional, que determina a hierarquia do sistema viário. As categorias funcionais costumam ter ligeiras variações de acordo com o sistema de classificação. Em termos gerais, as categorias funcionais são as seguintes: Sistema arterial Sistema coletor Sistema local A Figura 7 mostra a proporção dos serviços ofertados pelas três categorias funcionais de vias, em termos de mobilidade e acessibilidade. Como pode ser observado, quanto mais alto estiver na hierarquia funcional, maior a função do sistema viário de ofertar mobilidade; quanto mais baixo, maior a função de ofertar acessibilidade. Figura 7 - Funções do sistema viário (adaptado de Silva, 2001). 1.4.1. Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR742 A Figura 8 - Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR 742.Figura 8 mostra algumas características físicas e operacionais para as classes de rodovias adotadas pelo DNIT, em seu Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 14 Manual de implantação básica de rodovia (IPR-742)4, aqui sistematizados por Watanabe (2016)5. Figura 8 - Classificação de Rodovias – Manual DNIT-IPR 742. 1.5. Interface entre os Elementos Integrantes da Circulação Viária Os elementos que integram a circulação viária, via de regra, tornam o sistema viário um espaço de disputa (Figura 9). Contudo, para fins de segurança viária, o próprio código de trânsito estabelece a responsabilidade dos condutores dos veículos maiores sobre os menores, e de todos eles sobre a garantia da segurança e incolumidade dos ciclistas e pedestres. 4 Instituto de Pesquisas Rodoviárias – IPR/DNIT. Manual de implantação básica de rodovia. Publicação IPR 742. http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/742_manual_de_implantacao_basica.pdf 5 Fonte: http://www.ebanataw.com.br/trafegando/faixas.htm (Acesso: 01/04/2016) http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/742_manual_de_implantacao_basica.pdf http://www.ebanataw.com.br/trafegando/faixas.htm Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 15 Figura 9 - Interface entres os elementos integrantes da circulação viária. A Figura 10 mostra os principais conflitos de circulação entre os elementos (veículos e pedestres6) no sistema viário. Figura 10 - Conflitos de circulação no sistema viário. 6 PMFR: Pessoas com Mobilidade Funcional Reduzida (definidas como PMR na NBR 9050/2015). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 16 1.6. Aspectos Operacionais Algumas expressões empregadas em estudos de tráfego carecem de uma definição uniforme ou precisa de conceito. Com o objetivo de uniformizar a terminologia existente sobre a matéria, são fornecidos alguns conceitos gerais. As definições foram elaboradas apenas para os principais termos ou expressões de significado particular mencionadas no Manual de Estudos de Tráfego (DNIT, 2006) e não pretendem constituir um glossário completo. Recomenda-se a consulta ao Glossário de Termos Técnicos Rodoviários do DNIT (IPR-700)7 para outras definições. 1.6.1. Definições Importantes Relacionadas aos Aspectos Operacionais Capacidade – número máximo de veículos que pode passar por um determinado trecho homogêneo de uma via durante um período de tempo determinado, sob as condições reais predominantes na via e no tráfego. Capacidade Máxima de Tração (CMT) - máximo peso que a unidade de tração é capaz de tracionar, indicado pelo fabricante, baseado em condições sobre suas limitações de geração e multiplicação de momento de força e resistência dos elementos que compõem a transmissão. Densidade - número de veículos por unidade de comprimento da via. Espaçamento - distância entre dois veículos sucessivos, medida entre pontos de referência comuns. Fator Horário de Pico (FHP) - é o volume da hora de pico do período de tempo considerado, dividido pelo quádruplo do volume do período de quinze minutos da Hora de Pico com maior fluxo de tráfego. Intervalo de Tempo ou Headway - tempo transcorrido entre a passagem de dois veículos sucessivos por um determinado ponto. Tempo de Viagem - período de tempo durante o qual o veículo percorre um determinado trecho de via, incluindo os tempos de parada. Velocidade - relação entre o espaço percorrido por um veículo (d) e o tempo gasto em percorrê-lo (t). Se chamamos de V a velocidade, então V = d/t. Velocidade Diretriz ou Velocidade de Projeto - velocidade selecionada para fins de projeto, da qual se derivam os valores mínimos de determinadas características físicas diretamente vinculadas à operação e ao movimento dos veículos. Normalmente é a maior velocidade com que um trecho viário pode ser percorrido com segurança, quando o veículo estiver submetido apenas às limitações impostas pelas características geométricas. Velocidade de Fluxo Livre - velocidade média dos veículos de uma determinada via, quando apresenta volumes baixos de tráfego e não há imposição de restrições quanto às suas velocidades, nem por interação veicular nem por regulamentação do trânsito. Velocidade Instantânea - velocidade de um veículo em um instante determinado, correspondente aum trecho cujo comprimento tende para zero. 7 Instituto de Pesquisas Rodoviárias – IPR/DNIT. Glossário de Termos Técnicos Rodoviários. Publicação IPR 700. http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/700_glossario_de_termos_tecnicos.pdf http://ipr.dnit.gov.br/normas-e-manuais/manuais/documentos/700_glossario_de_termos_tecnicos.pdf Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 17 Velocidade Média de Percurso - velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo apenas os tempos em que os veículos estão em movimento. Velocidade Média no Tempo - média aritmética das velocidades pontuais de todos os veículos que passam por um determinado ponto ou seção da via, durante intervalos de tempo finitos, ainda que sejam muito pequenos. Velocidade Média de Viagem (Velocidade Média no Espaço) - velocidade em um trecho de uma via, determinada pela razão do comprimento do trecho pelo tempo médio gasto em percorrê-lo, incluindo os tempos em que, eventualmente, os veículos estejam parados. Velocidade de Operação - mais alta velocidade com que o veículo pode percorrer uma dada via atendendo às limitações impostas pelo tráfego, sob condições favoráveis de tempo. Não pode exceder a velocidade de projeto. Velocidade Percentual N% (VPN%) - velocidade abaixo da qual trafegam N% dos veículos. É comum utilizar VP85% como valor razoável para fins de determinação da “velocidade máxima permitida” a ser regulamentada pela sinalização. Velocidade Pontual - velocidade instantânea de um veículo quando passa por um determinado ponto ou seção da via. Volume Horário de Projeto (VHP) – Fluxo de veículos (número de veículos por hora) que deve ser atendido em condições adequadas de segurança e conforto pelo projeto da via em questão. Volume Médio Diário (VMD) - número médio de veículos que percorre uma seção ou trecho de uma rodovia, por dia, durante um certo período de tempo. Quando não se especifica o período considerado, pressupõe-se que se trata de um ano. Volume de Tráfego - número de veículos que passam por uma seção de uma via, ou de uma determinada faixa, durante uma unidade de tempo. O Código de Trânsito Brasileiro estabelece no seu art. 61 os seguintes limites de velocidade, para cada tipo de via, onde não existir sinalização regulamentadora (Tabela 2): Tabela 2 – Limites de Velocidade no CTB. ÁREA URBANA ÁREA RURAL Categoria Velocidade Máxima (km/h) Categoria Veículos Velocidade Máxima (km/h) Vias de Trânsito Rápido 80 Rodovia Automóveis, camionetas e motocicletas 110 Via Arterial 60 Ônibus e micro- ônibus 90 Via Coletora 40 Demais veículos 80 Via Local 30 Estrada Todos 60 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 18 1.7. Áreas de Atuação da Engenharia de Transportes A Figura 11 mostra a interface entre as subáreas da Engenharia de Transportes, destacando- se os estudos e projetos nos quais são requeridos conhecimentos específicos no campo de atuação do profissional de engenharia e áreas afins. Figura 11 - Áreas de atuação da engenharia de transportes. Note-se que a elaboração de um projeto sempre requer a realização de estudos prévios, sejam estes referentes às condições físicas ou mesmo operacionais, atuais e futuras, do sistema viário que se pretende implantar, alterar ou manter. Assim, pode-se fazer uma analogia à área de saúde para melhor identificar as etapas do processo de realização dos estudos, elaboração dos projetos, implantação e monitoramento. A Figura 12 ilustra esse processo. Figura 12 – Processo de planejamento na prática. Os capítulos a seguir destacam os diversos tipos de estudos de tráfego, necessários à elaboração dos projetos, a base conceitual teórica sobre o fluxo de tráfego e a aplicação destes conceitos na análise da capacidade e nível de serviço de rodovias, com base na metodologia do Highway Capacity Manual – HCM. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 19 2. ESTUDOS E PESQUISAS DE TRÁFEGO Este capítulo apresenta uma síntese dos diversos tipos de pesquisas de tráfego descritos no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006), complementados por outros conceitos, ilustrações para melhor compreensão. Os procedimentos normalmente utilizados na engenharia de tráfego para levantamentos de dados de campo são as pesquisas, que podem ser feitas mediante entrevistas ou por observação direta. Nas entrevistas, o processo consiste em obter a informação formulando perguntas orais ou escritas ao usuário, classificando suas respostas de acordo com certos padrões estabelecidos. Na observação direta, trata-se de registrar os fenômenos de trânsito tal como são, sem perturbá-los (DNIT, 2006). 2.1. Procedimentos Básicos A seguir são destacados os procedimentos básicos para a realização de estudos de tráfego. 2.1.1. Definição da área de influência A Área de Estudo de um projeto viário compreende o espaço geográfico ocupado pelas vias do projeto e as áreas que direta ou indiretamente o afetam. Praticamente não existem regras precisas para definição da área de estudo. De forma resumida, essa área está condicionada a três variáveis: Origem e destino dos veículos; Opções de rotas na rede existente; Interferência dos fluxos de longa distância. A área de estudo pode ser tratada a dois níveis distintos: Área de Influência Direta: é a área servida pelos trechos viários objeto do estudo e por trechos das vias de acesso de maior influência. Nessa área serão realizadas as pesquisas de tráfego necessárias, envolvendo contagens volumétricas, pesquisas de origem e destino, medições de velocidades, etc. Sua delimitação é feita por uma linha (cordão externo), que passará por pontos que se prestem à coleta de informações do padrão de viagens entre a área de influência direta e a área exterior ao cordão; poderá incluir trechos de ferrovias ou rodovias, rios, cumes de morros, etc. que delimitem de forma adequada a área. − Área de Influência Indireta: é a área fora do cordão externo com influência sensível na geração de viagens que utilizem trechos viários objeto do estudo. 2.1.2. Estabelecimento de Zonas de Tráfego A fim de facilitar a obtenção e posterior análise das informações a respeito do tráfego, a área de estudo deverá ser dividida em zonas. Cada zona deverá ser definida de modo que qualquer viagem com origem ou destino nessa zona possa ser considerada como partindo ou chegando a um ponto determinado da mesma (centróide). O centróide é a representação pontual da zona. É como se todos os dados pesquisados e analisados estivessem concentrados nesse ponto. Corresponde ao centro de gravidade das viagens geradas. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 20 A divisão da área de estudo em zonas visa atender às seguintes finalidades: Agrupar os dados de viagens com origem (destino) próximos, de modo a reduzir os números de origens e destinos a serem considerados, simplificando desta forma a distribuição do tráfego e a sua alocação nos trechos viários do sistema; Fornecer a base para a determinação das viagens atuais e futuras, necessária à estimativa dos fluxos de tráfego e ao cálculo de suas taxas de crescimento; Permitir o tratamento estatístico dos fatores de geração de tráfego em termos de regiões homogêneas. Os estudos econômicos e de tráfego que servirão para alimentar os modelos de projeção da demanda de transportes serão realizados com base nessas zonas. 2.1.3. Outras Informações Básicas Deve-se coletar dados sobre as características e padrão das viagens atuais na área de estudos, com vistas a conhecer os desejos de deslocamento. Procura-se então estabelecer relações entre os números de viagens realizadas e variáveis sócioeconômicas que possamexplicá-las, de modo a possibilitar a determinação dos desejos de deslocamentos no futuro. Para tanto, três tipos de informações são necessárias: Padrão de Viagens: Pesquisas de Origem e Destino associadas a Contagens de Volume permitem chegar a uma compreensão geral da atual estrutura de movimentos. Sistemas de Transportes: o levantamento dos sistemas de transportes é de fundamental importância para as fases de distribuição e alocação de tráfego. Deverá incluir dados tão completos quanto necessário relativos a localização e características físicas das vias, transportes públicos existentes, volumes de tráfego, capacidade do sistema, velocidades médias dos fluxos, tempos de percurso, etc. Dados Socioeconômicos: visa coletar dados relacionados com aspectos socioeconômicos (população rural e urbana; densidade demográfica; distribuição etária; população economicamente ativa; renda do setor primário (lavoura, produção animal e derivados, extração vegetal); renda do setor secundário (valor da transformação industrial – censo industrial); renda do setor terciário (renda do comércio atacadista e varejista); renda “per capita”; frota; consumo de energia elétrica; número de estabelecimentos por setor. 2.1.4. Preparação da Rede Básica de Transportes Trata-se da criação de um modelo representativo da rede básica do sistema viário e de transportes coletivos em estudo, estabelecido de modo a permitir a análise do comportamento do tráfego nos diversos trechos. 2.1.4.1.Tipos de Rede Do ponto de vista prático costuma-se adotar os seguintes tipos de rede: Áreas rurais: normalmente são utilizados dois tipos de rede: Rede viária: constituída pelas rodovias, ferrovias, linhas de transporte fluvial e marítimo, e linhas de transporte aéreo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 21 Rede rodoviária: constituída pelo sistema de vias que compõem a malha rodoviária de interesse ao estudo (rodovias federais, estaduais, municipais, estradas vicinais, etc). Áreas urbanas: devido às grandes diferenças nas características de operação dos automóveis, os quais têm grande escolha de rotas, e dos transportes coletivos, que operam em rotas fixas, geralmente são utilizados dois tipos de rede: Rede viária urbana: constituída pelo sistema de vias oferecidas aos que se utilizam de automóveis particulares, táxis e caminhões e pelas vias de pedestres. Esta rede se caracteriza pelas rotas variáveis, onde a escolha do percurso obedece a diferentes fatores como distância, tempo ou custo. Rede de transportes coletivos: constituída pelas linhas de metrô, linhas ferroviárias, linhas de ônibus, linhas de transporte fluvial e marítimo, e linhas de transporte aéreo, que operam em rotas fixas. 2.1.4.2.Representação Gráfica Em uma rede é importante representar todos os elementos que a constituem, num detalhamento coerente com o estabelecido no zoneamento. A rede consiste de ligações (links), centróides e nós. Denomina-se ligação ou link a representação gráfica de trechos de ruas, rodovias, vias férreas, fluviais, marítimas e aéreas entre dois nós consecutivos. Denomina-se nó um ponto comum a duas ou mais ligações. Portanto, uma via qualquer será representada por uma seqüência de ligações e nós, sendo esses nós as interseções das vias. As ligações dos centróides com as vias representam os percursos feitos dentro da própria zona, até atingir a rede. Cada nó é caracterizado por um número, e cada ligação pelos seus nós extremos. A cada ligação podem ser atribuídos: velocidades de veículos, capacidade, comprimento, custos operacionais, etc. O comprimento pode ser obtido diretamente na planta ou por levantamentos de campo, enquanto que a velocidade e a capacidade exigem estudos específicos. As linhas são numeradas e esses números colocados na rede de maneira a possibilitar que sejam identificadas de seu início até o fim. No caso de rodovias, pode-se dividir os trechos homogêneos, conforme as suas características físicas e operacionais, com a respectiva identificação (Ex.: BR-153/GO). A Figura 13 apresenta-se um exemplo de rede viária. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 22 Figura 13 – Exemplo de rede viária (DNIT, 2006). 2.1.4.3.Dados Necessários para Simulação do Tráfego Para efeito de simulação do tráfego são necessárias informações que forneçam uma completa descrição das vias que irão compor a referida rede. Para cada trecho, são definidas características de desempenho, tais como distância, velocidades, custos operacionais, custos de tempo de viagem, etc, fatores esses obtidos em função do cadastro rodoviário do trecho e dos custos unitários de transporte estabelecidos para cada tipo de veículo considerado. Para cada via da rede básica deve-se obter uma descrição completa dos seguintes dados: Local: situação na área de estudo, ressaltando sua importância, categoria e principais interseções. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 23 Dimensões Físicas: caracterização de cada via: comprimento, largura, número de faixas de tráfego, tipo de via, controles de acesso, etc. Características do Tráfego: velocidade média de viagem nas horas de pico e fora dela, volumes de tráfego existentes, composição modal do tráfego, etc. Regulamentação do Tráfego: sinalização das vias, mãos de direção, possibilidades de estacionamento, conversões proibidas, etc. Para a rede de transportes coletivos é necessário além dos dados levantados para a rede viária, um inventário geral do sistema de transportes coletivos, a saber: Mapa das rotas; Intervalos médios entre veículos consecutivos de cada rota (“headway”); Comprimento e tempo médio de percurso de cada rota; Períodos de operação; Frotas de veículos; Custos de operação. De posse dos elementos descritos, pode-se determinar velocidades, tempos de viagem e capacidades, e testar a consistência da rede, para verificar se está representando realmente os sistemas viários e de transportes coletivos existentes. 2.1.4.4.Exemplo de Montagem de uma Rede de Transporte Este exemplo descreve a análise de tráfego realizada para avaliar o impacto da implantação de um empreendimento sobre o sistema viário. Embora seja o exemplo de uma área urbana, conceitualmente, as aplicações na montagem de uma rede composta por rodovias são as mesmas. Para análise dos dados levantados em campo, bem como para a realização das simulações, deve ser montada uma rede em um Sistema de Informações Geográficas (SIG). O exemplo a seguir foi desenvolvido na plataforma TransCAD, para a qual a montagem da rede compreendeu as seguintes atividades principais: Tratamento para correção topológica e compatibilização dos dados, com destaque para: Correção topológica de nós desconectados nos entroncamentos do sistema viário; Lançamento, na camada “sistema viário”, de atributos como sentido e largura de vias, para cálculo de fluxos e capacidades nos cenários de simulação; e Lançamento, na camada de “nós do sistema viário” (endpoints), de atributos de identificação de centróides de zonas de tráfego. A Figura 14 apresenta a base geográfica organizada, após o tratamento inicial dos dados coletados. A partir desta base, foram realizadas as análises e tratamentos específicos para a realização das simulações de tráfego, conforme descrito nos próximos tópicos. Inserção dos parâmetros específicos para as simulações de tráfego: Especificação dos centróides de cada zona de tráfego (ZT); Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 24 Criação de nós específicos para retornos, quando necessário; e Lançamento de restrições de conversão em todos os pontos necessários da rede, para que a rede simulada obedeça à realidade de geometria e operação do sistema viário real. Figura 14 – Base geográfica de simulação implementada (Via Urbana, 2015).A Figura 15 apresenta a localização dos pontos de pesquisa dentro do modelo de simulação. Isto com o objetivo de garantir que os dados modelados sejam aderentes aos dados observados em campo mediante o processo de calibração. A Figura 16 apresenta as informações de velocidades da malha viária no entorno do empreendimento. A Figura 17 ilustra as capacidades viárias da malha utilizada para as simulações. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 25 Figura 15 – Localização dos pontos de contagens no modelo de simulação (Via Urbana, 2015). Figura 16 – Velocidades da Malha viária (Via Urbana, 2015). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 26 Figura 17 – Capacidades da Malha viária (Via Urbana, 2015). 2.1.4.5.Resultados das simulações para a situação atual e futura Na etapa seguinte, os modelos de simulação foram alimentados com os diferentes insumos, para os quais foram realizadas as simulações da malha viária no entorno do empreendimento para a situação atual. Estas simulações têm como resultados a distribuição do carregamento na malha viária para a situação atual, após os processos de ajustes para que os resultados sejam aderentes àqueles determinados na pesquisa. Outro tipo de resultado é o nível de serviço para as vias que conformam a malha viária, cujo resultado foi obtido mediante a análise da relação dos volumes simulados com as capacidades dos diferentes trechos da malha viária estudada no entorno do empreendimento. Os resultados da distribuição de carregamentos e nível de serviço para a situação atual são apresentados na Figura 18. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 27 Figura 18 – Carregamento da malha viária no entorno do empreendimento para a situação atual (Via Urbana, 2015). Após a realização da simulação para a situação base, foi rodado o modelo com a situação do cenário horizonte de projeto (situação futura), onde se tem em consideração o empreendimento implantado. Estas novas simulações têm como resultados a distribuição do carregamento na malha viária para a situação horizonte, considerando as viagens geradas pelo empreendimento. Do mesmo modo que foi realizado para o cenário base, foi determinado o nível de serviço para as vias que conformam a malha viária, obtido mediante a análise da relação dos volumes simulados com as capacidades dos diferentes trechos da malha viária estudada no entorno do empreendimento. Os resultados da distribuição de carregamentos e nível de serviço para a situação futura são apresentados na Figura 19. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 28 Figura 19 – Carregamento da malha viária no entorno do empreendimento para a situação futura (Via Urbana, 2015). 2.2. Pesquisas Volumétricas As Contagens Volumétricas visam determinar a quantidade, o sentido e a composição do fluxo de veículos que passam por um ou vários pontos selecionados do sistema viário, numa determinada unidade de tempo. Essas informações serão usadas na análise de capacidade, na avaliação das causas de congestionamento e de elevados índices de acidentes, no dimensionamento do pavimento, nos projetos de canalização do tráfego e outras melhorias. Existem dois locais básicos para realização das contagens: nos trechos entre interseções e nas interseções. As contagens entre interseções têm como objetivo identificar os fluxos de uma determinada via e as contagens em interseções levantar fluxos das vias que se interceptam e dos seus ramos de ligação. As contagens volumétricas para estudos em áreas rurais classificam-se em: Contagens Globais: São aquelas em que é registrado o número de veículos que circulam por um trecho de via, independentemente de seu sentido, grupando-os geralmente pelas suas diversas classes. São empregadas para o cálculo de volumes diários, preparação de mapas de fluxo e determinação de tendências do tráfego. Contagens Direcionais: São aquelas em que é registrado o número de veículos por sentido do fluxo e são empregadas para cálculos de capacidade, determinação de intervalos de sinais, justificação de controles de trânsito, estudos de acidentes, previsão de faixas adicionais em rampas ascendentes, etc. Contagens Classificatórias: Nessas contagens são registrados os volumes para os vários tipos ou classes de veículos. São empregadas para o dimensionamento estrutural e projeto geométrico de rodovias e interseções, cálculo de capacidade, cálculo de benefícios aos usuários e determinação dos fatores de correção para as contagens mecânicas. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 29 2.2.1. Métodos de Contagem A seguir são apresentados alguns métodos adotados nas pesquisas volumétricas. 2.2.1.1.Contagens Manuais São contagens feitas por pesquisadores, com auxílio de fichas e contadores manuais. São ideais para a classificação de veículos, análise de movimentos em interseções e contagens em rodovias com muitas faixas. Para contagens em vias urbanas é comum adotar um critério de grupamento de veículos com base em características semelhantes de operação (automóveis, ônibus e caminhões). Pode-se utilizar também contadores manuais eletrônicos que gravam em uma memória interna os resultados das contagens e que podem ser transferidos diretamente para computadores. Atualmente são mais comuns as contagens manuais realizadas com o auxílio de aplicativos em smartphones ou tablets. As principais vantagens desses contadores são: dispensar anotações periódicas de dados durante o levantamento; efetuar os cálculos necessários com uso de programação própria, reduzindo o número de erros, pela eliminação de transcrições manuais para posterior processamento. É fundamental a anotação de quaisquer fatores que dificultem ou possam falsear os resultados das contagens. Interrupções podem ser causadas por acidentes, obras, afundamento de pista, etc., e, se não forem devidamente anotadas, poderão fazer com que o fluxo medido seja inferior ao real em condições normais. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 30 Figura 20 – Ficha de contagem volumétrica manual (DNIT, 2006). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 31 2.2.1.2.Contagens Automáticas São contagens feitas através de contadores automáticos de diversos tipos, em que os veículos são detectados através de tubos pneumáticos ou dispositivos magnéticos, sonoros, radar, células fotoelétricas, radiofrequência (RFID), etc. Atualmente são usados contadores registradores acoplados a computadores, que fornecem um registro permanente dos volumes e podem ser programados para outros objetivos específicos. Os contadores automáticos têm dois componentes básicos: uma unidade captadora para detectar a passagem dos veículos e uma unidade acumuladora de dados. Podem ser portáteis ou permanentes, dependendo de sua finalidade. Contadores automáticos portáteis: São utilizados normalmente para pesquisas de tempo limitado, de 24 horas, mas que podem se estender por algumas semanas. São úteis também em situações que, por razões de segurança, se deseja evitar a presença de observadores (em túneis, pontes, mau tempo, etc.). Os contadores portáteis mais comuns usam tubos pneumáticos que, estendidos transversalmente ao pavimento, registram a passagem de eixos sucessivos, possibilitando determinar as quantidades de eixos que passam em um período qualquer. Contadores automáticos permanentes: Os órgãos responsáveis pela administração dos sistemas viários muitas vezes instalam postos permanentes nos locais em que desejam efetuar contagens contínuas, de longa duração (por exemplo 24 horas por dia, durante todo o ano). Os dados levantados nesses postos são normalmente parte de um programa de estudo das características e tendências do tráfego de uma determinada área (município, estado,região, etc.). As unidades acumuladoras são as mesmas usadas em contadores portáteis. A captação entretanto, costuma ser feita por sensores de natureza mais estável. Entre os mais utilizados atualmente, pode-se citar os indutores em “loop”, que são instalados de forma permanente no pavimento. Outros tipos de unidades captadoras usam dispositivos magnéticos, sonoros, radar, microondas, luz infravermelha, células fotoelétricas, identificação óptica de caracteres (OCR), radiofrequência (RFID), etc. 2.2.1.3.Videomonitoramento O procedimento de filmagem com câmeras de vídeo pode também ser utilizado para determinar volumes de tráfego. Entretanto, muitas vezes se gasta mais tempo em sua instalação do que em levantar os dados manualmente. Entretanto, oferece algumas vantagens: Todos os movimentos direcionais que ocorrem simultaneamente, por maiores que sejam, podem ser levantados por um só observador; Maior confiança nos levantamentos, pois se podem comprovar os dados; Trabalha-se com mais conforto, ao abrigo do tempo; Pode-se obter outros dados de interesse. Este processo também pode ser automatizado, a partir do processamento digital de imagens. Já existem sistemas disponíveis no mercado que fazem a contagem volumétrica classificatória a partir de câmeras de vídeo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 32 2.2.2. Contagens em Interseções A definição da solução a adotar para uma determinada interseção e o dimensionamento de seus ramos dependem necessariamente do volume e das características do tráfego que circulará no ano de projeto. As contagens em interseções são realizadas visando a obtenção de dados necessários à elaboração de seus diagramas de fluxos, projetos de canalização, identificação dos movimentos permitidos, cálculos de capacidade e análise de acidentes. A Figura 21 mostra um diagrama de fluxos em uma interseção. Figura 21 – Diagrama de fluxos em uma interseção (DNIT, 2006). 2.2.3. Contagens de Pedestres Em trechos selecionados, onde a influência dos pedestres pode contribuir para causar problemas de capacidade e segurança, seus movimentos devem ser registrados, visando uma análise posterior da necessidade da construção de passarelas ou, no caso de interseções sinalizadas por semáforos, uma fase especial para pedestres. A localização dos pontos críticos ou perigosos será estabelecida a partir de inspeção do trecho e de informações complementares de autoridades locais. Em geral, as contagens de pedestres deverão ser realizadas durante as horas de pico do tráfego de veículos. Mas, em casos especiais, como nas proximidades de uma escola, hospital ou Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 33 fábricas, as contagens deverão ser feitas em horas de maior movimento de pedestres, que podem não corresponder ao pico do tráfego de veículos. Onde existir uma passarela para pedestres que não esteja sendo aproveitada ao máximo, é importante tentar estabelecer durante as contagens as razões porque os pedestres preferem arriscar uma travessia em nível. De um modo geral deverá ser verificado porque certos locais, selecionados para maior segurança de travessia de pedestres, não são utilizados pelos mesmos. A contagem manual só será possível para baixos volumes de pedestres e em locais em que o deslocamento deles é definido e previsível. Nos casos de grandes concentrações e/ou de circulação muito esparsa, a programação de contagens manuais é praticamente impossível e o método utilizado passa a ser a filmagem ou a fotografia que, embora registrem todos os dados, requerem muito trabalho de tabulação. 2.3. Pesquisa origem/destino As Pesquisas de Origem e Destino têm como objetivo básico identificar as origens e destinos das viagens realizadas pelos diferentes tipos de veículos em um determinado sistema de vias. Possibilitam, ainda, conforme a amplitude do estudo que se tem em vista, a obtenção de informações de diversas outras características dessas viagens, tais como: tipo, valor e peso da carga transportada, números de passageiros, motivos das viagens, horários, freqüência, quilometragens percorridas por ano, etc. Essas informações são utilizadas no estudo do comportamento atual e futuro do tráfego, e permitem: Identificar desvios de tráfego provenientes de alterações do sistema viário; Determinar as cargas dos veículos transportadas nas rodovias; Estimar taxas de crescimento; Determinar custos operacionais, custos de manutenção e outras variáveis relativas à viabilidade de eventuais obras no sistema viário. 2.3.1. Métodos de Pesquisa São vários os métodos conhecidos e aplicados, e sua escolha depende dos objetivos do estudo, da precisão requerida e dos recursos disponíveis. Os métodos mais empregados são: Método de entrevistas a domicílio (pesquisa domiciliar): Esse método é utilizado no estudo de tráfego urbano, e é baseado na técnica de coleta de amostras em entrevistas a domicílio. São colhidas informações sobre os movimentos de tráfego, os meios de transporte utilizados e outras informações de interesse, dentro da área de pesquisa. Método de identificação de placas: Esse método é recomendado para áreas onde o volume de tráfego é muito elevado para ser paralisado para entrevistas e/ou onde o número de entradas e saídas da área for muito grande. É recomendado também para interseções de vários ramos, em que se torna difícil determinar as origens e destinos dos veículos. Método de tarjetas postais: Esse método deve ser utilizado nos locais em que o volume de tráfego tem uma intensidade tal que os veículos não possam ser detidos por muito tempo para entrevistas. As tarjetas são preparadas para serem preenchidas pelos usuários da via e Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 34 contêm um questionário com endereço para retorno. Elas podem ser distribuídas em um ponto selecionado da via, ou então serem enviadas pelo correio às residências ou locais de trabalho onde se encontrem registrados os proprietários de veículos. O referido método não oferece dados precisos porque o fator humano influi sensivelmente sobre ele, exigindo um certo grau de instrução por parte de quem preenche os formulários. Método de etiquetas nos veículos: Esse método consiste na utilização de uma etiqueta especial que é colocada no veículo no momento em que ele entra na área em estudo, sendo recolhida quando ele a abandona. O motorista deve conhecer a operação que se realiza, sendo informado que deve entregar a etiqueta quando abandona a zona. O método é muito vantajoso para estudar movimentos em áreas relativamente pequenas, onde o trânsito é muito denso e onde existe continuidade de movimento. Método de entrevistas na via: As entrevistas dos usuários feitas na própria via constituem um método direto para a obtenção de forma rápida e eficiente da origem e destino da viagem de cada motorista entrevistado. Este método é utilizado principalmente nos estudos de rodovias rurais, e tem sido frequentemente utilizado pelos diversos órgãos do setor de transportes no Governo Federal (DNIT, ANTT, EPL e Ministério dosTransportes). 2.4. Pesquisa de Velocidade Pontual O objetivo da Pesquisa de Velocidade Pontual é o de determinar a velocidade do veículo no instante que ele passa por um determinado ponto ou seção da via. Este tipo de velocidade é fundamental na engenharia de tráfego para a análise das condições de segurança na circulação, pois reflete o desejo dos motoristas, no sentido de imprimirem ao veículo as velocidades que julgam adequadas para as condições geométricas, ambientais e de tráfego existentes no local. O estudo das velocidades pontuais dos veículos num ponto ou seção da via leva à definição da “Velocidade Média no Tempo”, média aritmética simples das velocidades pontuais de cada veículo observadas, geralmente ligadas aos aspectos de segurança dotráfego, direta ou indiretamente. De maneira geral, os estudos das velocidades pontuais são utilizados para: Estudos de locais críticos ou de altos índices de acidentes, para comparar as velocidades “reais” com as “ideais” (em termos de segurança) e tentar relacioná-las com os acidentes; Determinação da velocidade de segurança nas aproximações de interseções e nas curvas; Determinação de elementos para o projeto geométrico de vias, como curvaturas, superelevação, etc; Estudos da efetividade de projetos de controle de tráfego ou da implantação de dispositivos de sinalização (estudos antes/depois); Determinação de locais de ocorrência de velocidade excessiva, para fins de implantação de fiscalização seletiva; Verificação de tendências nas velocidades de vários tipos de veículos através de levantamentos periódicos em locais selecionados; Dimensionamento dos dispositivos de sinalização (altura de letras, setas, etc.) e escolha do seu posicionamento; Cálculo do tempo de limpeza da área dos semáforos (amarelo); Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 35 Determinação das distâncias de visibilidade e das zonas de não ultrapassagem. 2.5. Pesquisa de Velocidade e Retardamento A Pesquisa de Velocidade e Retardamento, tem o objetivo de medir a velocidade e os retardamentos de uma corrente de tráfego ao longo de uma via, a fim de conhecer a facilidade/dificuldade da mesma para percorrê-la. Contrariamente à Velocidade Média no Tempo, objeto de determinação de velocidade pontual, nesta pesquisa a velocidade se refere à Velocidade Média no Espaço, igual à distância percorrida dividida pelo tempo médio gasto, incluindo os tempos parado. A medida desta velocidade é normalmente indireta, feita através do tempo de percurso (tempo em movimento) ao longo do trecho analisado e dos tempos perdidos, resultantes das paradas dos veículos, que fornecem os chamados retardamentos, colhidos por meio de amostras. Pode ser realizada tanto para o tráfego geral da via quanto para veículos específicos. O tratamento destes dados permite avaliar sob quais condições a massa veicular trafega ao longo da rota, quais são os locais problemáticos e que influência eles têm no trecho analisado. A localização e o peso destes locais permitem ao técnico estudar formas de melhorar o desempenho do tráfego, geralmente direcionadas no sentido de reduzir os retardamentos, diminuindo conseqüentemente os tempos de viagem e aumentando a velocidade média. De maneira geral, os estudos de velocidade/retardamento são utilizados para: Análise do desempenho de uma rota, da sua eficiência em atender o tráfego; Identificação de locais congestionados e seu relacionamento com características geométricas e de sinalização; Avaliação do impacto de alterações em uma rota, através dos estudos do tipo “antes- depois”; Análise global do sistema viário, com levantamentos periódicos de velocidade/retardamento nas principais rotas, e desenvolvimento de índices gerais, como velocidade média, tempo médio de percurso por quilômetro, atraso médio etc; Estudos de capacidade e nível de serviço das rotas, com o objetivo de estabelecer valores característicos do sistema analisado; Levantamento dos tempos de percurso nos limites do sistema, para uso nos modelos de distribuição e alocação de tráfego. 2.6. Pesquisa de Ocupação de Veículos O objetivo da Pesquisa de Ocupação de Veículos é o de conhecer o número de pessoas que são transportadas em média (condutor mais passageiros) pelos veículos analisados, que normalmente são automóveis, táxis ou ônibus (coletivos em geral). Os dados sobre ocupação são de grande importância para analisar possíveis reduções de grau de congestionamento, determinar custos de tempo de viagem para avaliações econômicas, avaliar a eficiência do transporte particular e coletivo, e outras situações. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 36 Convém ressaltar que, no campo específico dos transportes, os dados de ocupação são fundamentais no processo de modelagem de viagens e de sua alocação à rede viária existente. Uma vez definida pelo modelo a taxa de geração de viagens, é considerada a ocupação média para determinar a quantidade de veículos que circulará pelas vias. Exemplificando, se entre uma origem e um destino estão previstas 9.000 viagens de carros, e se a ocupação média destes veículos é de 1,5 (ocupantes/veículo), a quantidade de carros em circulação será de 9.000 ÷ 1,5 = 6.000. 2.7. Pesagens de Veículos As Pesagens têm por objetivo conhecer as cargas por eixo com as quais os veículos de carga solicitam a estrutura, para efeito de estatística, fiscalização, controle, avaliação e dimensionamento do pavimento. Os limites de pesos e dimensões dos veículos de carga e de passageiros são estabelecidos pelo CONTRAN. A pesagem estática é feita com o veículo parado sobre a balança, geralmente composta por células de carga, que fazem a pesagem de um eixo ou conjunto de eixos, ou ainda de toda a unidade (caminhão, reboque, cavalo-trator, etc.) por meio do “balanção”. A tendência é que gradativamente estes equipamentos sejam substituídos pelos sistemas dinâmicos, que permitem a pesagem em movimento. Atualmente são utilizados basicamente dois tipos de sistemas de pesagem dinâmica: De baixa velocidade (V < 10 km/h): células de carga; De alta velocidade (V > 60 km/h): sensores piezelétricos. 2.8. Determinação do Tráfego Atual Concluídas as pesquisas de tráfego, proceder-se-á ao tratamento conjunto dos dados obtidos com os levantados nos estudos preliminares. Normalmente as pesquisas de origem e destino são realizadas por uma equipe fixa, que entrevista, em diferentes dias, o mesmo número médio de veículos por hora, independentemente do volume de veículos da hora. Paralelamente são sempre feitas contagens classificatórias de 24 horas, nos dias em que são feitas as entrevistas. Uma vez que os volumes por hora variam durante o dia, os volumes diários variam com o dia da semana e os volumes semanais variam com o período do ano, é necessário que se considere a influência que têm as informações coletadas em cada hora, em função dos períodos em que foram levantadas e do volume nessa hora. Procede-se assim à expansão das entrevistas realizadas, da forma que é descrita a seguir. Os dados de contagens fornecerão, após as correções e ajustamentos necessários, os volumes médios diários atuais dos subtrechos homogêneos da rodovia em estudo. Após o cálculo dos coeficientes de expansão correspondentes a cada posto de entrevistas de origem e destino, serão preparadas matrizes de origem e destino para cada posto, por tipo de veículo. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 37 As matrizes passarão por um processo de compatibilização, onde serão eliminadas duplas contagens, sendo produzida uma matriz global de origem e destino por tipo de veículo. As etapas de expansão a montagem das matrizes origem/destino são as seguintes: Volume Médio Diário (VMD); Expansão horária; Expansão semanal; Expansão sazonal. Matrizes de Origem/Destino atuais; Matriz de O/D corrigida; Matriz de O/D atual; Representação gráfica da O/D; Análise dos resultados da O/D. Alocação do tráfego atual; Calibragem da rede atual. 2.9. Determinação do Tráfego Futuro A projeção dos volumes de tráfego é feita com dois objetivos: Fornecer elementos para o dimensionamento do projeto; Fornecer os elementos para a análise da viabilidade econômica do investimento. As rodovias devem ser projetadas para que proporcionem um nível de serviço aceitável durante sua vida útil, e para isso deve ser determinado com o maior grau de exatidão possível qual será o volume e a distribuição do tráfego para aquele período. Para fins de análise econômica é necessário que se faça distinção entre os váriostipos de tráfego, uma vez que os benefícios resultantes da implantação do projeto serão diferentes conforme a ocorrência de cada um deles. Tem-se assim: Tráfego Existente ou Normal: definido como sendo aquele que já se utiliza de um determinado trecho, independente da realização ou não do investimento; Tráfego Desviado: definido como sendo aquele que, por razão das melhorias introduzidas em um trecho, é desviado de outras rotas para o trecho em questão; Tráfego Gerado: definido como sendo aquele constituído por viagens criadas pelas obras realizadas no trecho; Tráfego Induzido: definido como sendo aquele criado por modificações socioeconômicas da região de influência do trecho. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 38 Conforme as circunstâncias pode-se ter todos os tipos de tráfego, apenas alguns ou combinações diversas desses tipos. No caso por exemplo de rodovia pioneira ocorrerão apenas os tráfegos desviado e gerado; no caso em que não existem modos de transporte concorrentes ou outras alternativas rodoviárias, ocorrerão somente o tráfego existente e gerado. Os aspectos fundamentais que devem ser considerados na projeção do tráfego são: Capacidade de produção e atração de viagens das diversas zonas de tráfego; Distribuição das viagens geradas entre as zonas; Variações na geração (produção e atração) e distribuição de viagens devido às mudanças demográficas, econômicas, dos meios de transporte da região, etc. Esses aspectos caracterizam as quatro fases em que normalmente se divide a determinação da projeção das viagens e que são: A geração de viagens por zona de tráfego; A distribuição de viagens entre pares de zonas; A divisão modal de viagens entre pares de zonas; A alocação das viagens na rede viária. A projeção do tráfego futuro é realizada obedecendo-se as seguintes etapas: Determinação do período de análise; Caracterização da natureza da demanda; Identificação das variáveis socioeconômicas relevantes; Tráfego de carga de longa distância (com origem ou destino no interior da área de influência); Tráfego de carga de longa distância (com origem e destino externos à área de influência); Tráfego local de carga e passageiros. Formulação dos modelos de projeção; Geração de viagens; Distribuição de viagens; Divisão modal de viagens; Alocação do tráfego futuro. Projeção do tráfego com base em séries históricas. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 39 3. TEORIA DO FLUXO DE TRÁFEGO Este capítulo é baseado na apostila de Engenharia de Tráfego, Volume 2 – Teoria do Fluxo de Tráfego, do Prof. Dr. Paulo Cesar Marques da Silva (Rev. 2007). A teoria do fluxo de tráfego consiste da aplicação de leis da matemática, da teoria da probabilidade e da física à descrição do comportamento do tráfego veicular rodoviário. Na realidade, não existe uma teoria de fluxo de tráfego. Existem, sim, pelo menos três abordagens teóricas para o tema, cuja validade é determinada pelo interesse do estudo que se deseja realizar. Conforme o enfoque da análise (macro, micro ou mesoscópico), são estudados desde as correntes de tráfego vistas como meios indivisíveis até os menores elementos que as compõem (os veículos) vistos individualmente. Esforços recentes vêm sendo feitos em direção a uma desagregação ainda maior, considerando separadamente, por exemplo, veículo e condutor. Tal abordagem vem sendo chamada nanoscópica (Silva, 2007). São três as abordagens básicas da análise de tráfego: a macroscópica, que se preocupa em descrever o comportamento das correntes de tráfego, a microscópica, que se interessa pela interação ente dois veículos consecutivos numa corrente de tráfego, e a mesoscópica, cujas unidades analisadas são grupamentos de veículos que se formam nos sistemas viários. A análise macroscópica das correntes de tráfego ininterrupto permite ao engenheiro projetista uma melhor compreensão das limitações de capacidade dos sistemas viários e a avaliação de conseqüências de ocorrências que provoquem pontos de estrangulamento nos mesmos. A análise microscópica das relações entre pares de veículos de uma mesma corrente de tráfego permite o estudo de fluxos não necessariamente homogêneos ou ininterruptos. O tratamento individualizado dos veículos exige mais recursos computacionais do que a abordagem macroscópica. A análise mesoscópica dos grupos de veículos nas correntes de tráfego, chamados pelotões, é útil, por exemplo, no estabelecimento de políticas de coordenação semafórica. Para muitos, a análise mesoscópica não existe e seus objetos de estudo estariam enquadrados nas análises macroscópicas. Para outros autores, porém, as formulações teóricas acerca do comportamento dos pelotões de veículos são suficientes para que nesta apostila se faça a distinção aqui proposta. 3.1. Abordagem Macroscópica As análises macroscópicas do tráfego baseiam-se na consideração de que as correntes de tráfego são meios contínuos. Para estudar seu comportamento a abordagem macroscópica lança mão da aplicação das Leis da Hidrodinâmica, motivo pelo qual a abordagem é conhecida também como Analogia Hidrodinâmica do Tráfego. Por suas características e considerações, as análises macroscópicas aplicam-se com sucesso ao estudo de tráfego com alta densidade, mas não se prestam facilmente às situações de tráfego rarefeito, quando é alta a variação de comportamento entre os condutores. As análises macroscópicas exigem a definição das três grandezas básicas que serão vistas nas seções a seguir. Como as características do tráfego variam no tempo e no espaço, os estudos costumam adotar valores médios, sendo que estas médias podem ser temporais ou espaciais. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 40 3.1.1. Fluxo ou Volume de Tráfego O fluxo de tráfego, também chamado de volume de tráfego, é representado pela variável q. É uma variável temporal e significa o número de veículos que cruzam uma determinada seção de uma via considerada dentro de um dado intervalo de tempo. Considere o exemplo da Figura 22. No trecho de ia representado, é determinada a seção SS’ que passa pelo ponto P, posicionado no eixo OX a uma distância x da origem O. Durante o intervalo de tempo T são contados os n(x) veículos que cruzam a seção. O fluxo q(x), em veíc./h, é então definido por: T )x(n )x(q Eq. 3.1 Figura 22 – Medição de fluxo numa seção de via (Silva, 2007). 3.1.2. Concentração ou Densidade A concentração, também chamada densidade e representada por k, é uma grandeza espacial, significando o número de veículos presentes numa determinada extensão de via. Considere o trecho de via de comprimento X limitado pelas seções SS’ e S1S’1, representado na Figura 23. Imagine que num determinado instante t uma fotografia é tirada e nela é possível contar os N veículos que se encontram naquele trecho de via. A concentração k(t), em veíc./km, é dada pela expressão: X )t(n )t(k Eq. 3.2 Na analogia hidrodinâmica a concentração corresponde à densidade do fluido. Por isso mesmo, em se tratando de tráfego, a concentração de veículos é também chamada de densidade. É interessante observar que, pelo que foi visto até aqui, uma grandeza temporal, q(x), é medida no espaço infinitesimal (a seção SS’) e uma grandeza espacial, k(t), é medida no tempo infinitesimal (o instante t). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 41 Figura 23 – Medição da densidade num trecho de via (Silva, 2007). 3.1.3. Velocidade Esta grandeza é definida dividindo a expressão do fluxo pela da concentração: )T(N )X(n . T X )t(k )x(q v Eq. 3.3 Em regime permanente, ou seja, numa situação em que não há alteração nos valores das variáveis, q e k independem de x e t. Neste caso, a velocidade v, comum a todos os veículos ao longo da via e ao longodo tempo, é simplesmente dada por: v.kq ou k q v Eq. 3.4 Porém, o regime permanente é uma ocorrência muito rara e na prática o que se observa é que as grandezas variam ao longo do tempo e do espaço. Ao invés do que ocorre com o fluxo, variável temporal, e a concentração, variável espacial, a velocidade é uma variável cuja média pode ser obtida espacial ou temporalmente. 3.1.4. Modelos Macroscópicos de Tráfego Este item mostra a relação entre as variáveis macroscópicas do tráfego. Os teóricos que trabalharam modelos de relação entre as variáveis macroscópicas do tráfego determinaram, a partir de experimentos e observações em campo, os seguintes valores: vf é a velocidade de fluxo livre, corresponde à média das velocidades desejadas pelos motoristas dos veículos numa corrente de tráfego; kJ é a concentração máxima, correspondente à situação de completo congestionamento (jam, em inglês); qmáx é o máximo fluxo que pode ser atendido por uma via ou trecho de via; vo é a velocidade ‘ótima’, correspondente ao ponto em que se alcança qmáx e ko é a concentração ‘ótima’, correspondente ao ponto em que se alcança qmáx. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 42 3.1.4.1.Modelo de Velocidade - Concentração Os modelos lineares de velocidade-concentração têm a representação gráfica que mostrada na Figura 24. Figura 24 – Modelo linear de velocidade-concentração (Silva, 2007). A primeira proposta de modelo linear de velocidade-concentração foi elaborada por Greenshields em 1935, com a seguinte formulação: j f k k 1vv Eq. 3.5 Este modelo linear tem a vantagem da simplicidade, mas observações de campo revelaram que o comportamento linear da curva velocidade-concentração acontece apenas nas faixas intermediárias de v e k, como mostra a Figura 25. Os modelos logaritmicos tentam superar as limitações do modelo linear para os valores menos intermediários de v e k. Em 1959 Greenberg propôs a seguinte formulação: k k ln.vv j o Eq. 3.6 O modelo de Greenberg demonstrou boa aderência para fluxos congestionados, mas não é satisfatório para baixas concentrações. Em 1961 Underwood propôs a seguinte expressão: ok k f e.vv Eq. 3.7 Este modelo tem boa aderência para baixas concentrações, mas não para altas. Por exemplo, no limite máximo de concentração, kJ, a equação (3.7) não produz o resultado v=0. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 43 Figura 25 – Comportamento observado na relação velocidade-concentração (Silva, 2007). Os modelos de regime único são, na realidade, famílias de modelos, propostos com o objetivo de superar as limitações de modelos que representam apenas determinadas regiões da curva de velocidade-concentração. Pipes, em 1967, e Munjal, em 1971, chegaram à seguinte formulação: n j f k k 1vv Eq. 3.8 Onde n > 1 (n = 1 no modelo Greenshields). Pode-se notar que o modelo de Greenberg seria um caso particular do modelo acima, com n = 1. Em 1965 o seguinte modelo parabólico foi proposto por Drew: 2 1n j f k k 1vv Eq. 3.9 j f k k 1vv Eq. 3.10 Onde n > -1 (n = 1 no modelo Greenshields; n = 0 no modelo Parabólico). Por último, Drake, em 1967, propôs a seguinte formulação: 2 ok k 2 1 f e.vv Eq. 3.11 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 44 Em 1961 Edie propôs o uso misto de modelos (modelos multi-regime): para baixa concentração, o modelo de Underwood; para alta concentração, o de Greenberg. 3.1.4.2.Modelos de Fluxo - Concentração A curva sugerida pelos teóricos que primeiro estudaram a relação entre estas variáveis macroscópicas do tráfego está representada na Figura 26. Figura 26 – Diagrama representando a relação fluxo-concentração (Silva, 2007). A formulação matemática correspondente é o chamado modelo parabólico, oriundo do modelo de Greenshields para a relação velocidade-concentração: j 2 f k k kvv.kq Eq. 3.12 No ponto correspondente a qmáx, tem-se dq/dk=0, portanto: 2 k k0 k k 21v0 dk dq q j o j o fmáx Eq. 3.13 Conseqüentemente, de Greenshields, chega à seguinte equação: 2 v k2 k 1vv f j j fo Eq. 3.14 Observações de campo demonstraram que a curva não era simétrica, estando mais próxima daquela representada na Figura 27. A partir desta constatação foram desenvolvidos outros modelos, como o logarítmico. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 45 Figura 27 – Diagrama representando a relação fluxo-concentração observada em campo (Silva, 2007). Com efeito, os modelos logarítmicos de velocidade-concentração geraram modelos não lineares de fluxo-concentração. O primeiro deles foi desenvolvido a partir do modelo de Greenberg para a relação velocidade-concentração e tem a seguinte formulação: k k ln.v.kv.kq j o Eq. 3.15 Para as condições de qmáx, tem-se: e k k0 dk dq q j omáx Eq. 3.16 e k vq j omáx Eq. 3.17 Já do modelo logarítmico de Underwood tem-se: ok k f e.v.kv.kq Eq. 3.18 com: e v v0 dk dq q fomáx Eq. 3.19 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 46 e v kq fomáx Eq. 3.20 3.1.4.3.Modelos de Fluxo - Velocidade Também para esta relação foi proposto o modelo parabólico, derivado do modelo de Greenshields para a relação velocidade-concentração e correspondente ao diagrama da Figura 28: j f k k 1vv Eq. 3.21 j f k k vv Eq. 3.22 f jfj v v 1kvvkk Eq. 3.23 Substituindo em q = k.v, tem-se: f 2 j f j v v vk v v 1k.vqv.kq Eq. 3.24 Figura 28 – Diagrama da relação parabólica entre velocidade e fluxo (Silva, 2007). Os modelos lagarítmicos de Greenberg e de Underwood para q x v são expressos, respectivamente, pelas seguintes equações: Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 47 o v v jkln evq Eq. 3.25 v v o flnvkq Eq. 3.26 Há também um modelo hidrodinâmico do tráfego descrito por Greenberg, desenvolvido para situações de tráfego bastante denso e ininterrupto, permitindo a formulação da seguinte equação fundamental, análoga à do escoamento de um fluido em um duto: x k k c dt dq 2 Eq. 3.27 onde: x é a distância considerada em relação a uma dada origem [m] e c é uma constante, chamada de parâmetro da via. O desenvolvimento deste modelo é apresentado integralmente nas referências bibliográficas do curso (Silva, 2007). 3.2. Abordagem Microscópica A análise microscópica do tráfego foi desenvolvida através dos chamados “modelos de perseguição” ou “leis de seqüência” (car following), que procuram descrever o comportamento do elemento motorista-veículo como resposta a um estímulo recebido. Os modelos clássicos de perseguição, desenvolvidos a partir de uma série de experimentos realizados pela General Motors em fins dos anos 1950s (Herman, 1961), buscam traduzir a variação de velocidade de um veículo (chamado seguidor) como resposta ao estímulo representado pela velocidade relativa entre ele e o veículo que se desloca a sua frente numa corrente de tráfego (chamado líder). Figura 29 – Representação da onda cinemática no Diagrama Fundamental do Tráfego (Silva, 2007). Nas referências bibliográficas (Silva, 2007) são detalhados, ainda, os modelos “collision avoidance” e o modelo de Gipps. Contudo, para os fins deste curso, não são aqui analisados. Engenharia de Tráfego – Vol.1 EngenhariaCivil - UEG 48 3.3. Abordagem Mesoscópica Assim como a abordagem microscópica, a análise mesoscópica afasta-se da analogia com as leis da Hidrodinâmica para buscar um tratamento particularizado, mas encara como elementos constituintes das correntes de tráfego não os veículos individualmente, mas os pelotões que eles formam ao se deslocarem no sistema viário, basicamente em função da intermitência provocada pela operação semafórica (Silva, 1992). O fenômeno da formação e dispersão dos pelotões pode ser visualizado na representação que aparece na Figura 30. Nela aparecem as taxas de fluxo que ocorrem em pequenos intervalos de tempo na seção A, controlada por semáforo, e nas seções B, C e D, espaçadas entre si de distâncias regulares ao longo se uma via hipotética. Como se pode observar, as diferentes velocidades dos veículos que compõem o pelotão formado na seção A da Figura 30 determinam sua deformação no espaço e no tempo, com uma clara tendência à dispersão. Tal tendência significa que, a partir de uma certa distância da seção em que se formam, sucessivos pelotões fundem-se, ocasionando taxas de fluxo constantes. Figura 30 – Representação da formação e dispersão de pelotões de veículos ao longo de uma via (Silva, 2007). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 49 4. ANÁLISE DE CAPACIDADE E NÍVEL DE SERVIÇO DE RODOVIAS Este capítulo apresenta inicialmente uma breve contextualização histórica do Highway Capacity Manual – HCM, a principal referência para a análise de capacidade e nível de serviço de rodovias. Em seguida são apresentados alguns conceitos fundamentais sobre a capacidade e nível de serviço em rodovias. 4.1. Highway Capacity Manual - HCM Neste item é apresentada uma síntese da evolução do HCM - Highway Capacity Manual, descrita por Watanabe (2016)8 e algumas particularidades do HCM-2000. 4.1.1. Evolução Histórica do HCM O aumento do transporte motorizado nos Estados Unidos, na década de 20, criou uma demanda de tráfego acima da capacidade de muitas rodovias existentes na época e tornou-se clara a necessidade de estudos sobre o volume de tráfego e a capacidade das rodovias, a fim de auxiliar os engenheiros de transportes no planejamento e projeto de rodovias (MacLean, 1989). Assim, o período de 1922 a 1935 marcou o início das pesquisas científicas sobre a capacidade das rodovias. Contribuições significativas foram feitas nesse período por Johnson e Greenshields (MacLean, 1989). A partir de 1935, o US Bureau of Public Roads realizou uma série de estudos empíricos e analíticos, visando determinar a capacidade para vários tipos de rodovias. Esses estudos formaram a base do primeiro Highway Capacity Manual, publicado em 1950 (MacLean, 1989). A primeira edição do HCM, publicada em 1950 pelo US Bureau of Public Roads - BPR, tinha o objetivo de fornecer diretrizes para projetos e análises operacionais de infra-estrutura rodoviárias. Nessa edição, foram definidos três valores de capacidade: Capacidade básica (basic capacity): é número máximo de carros de passeio que podem passar em um determinado ponto da rodovia, no período de uma hora, sob condições de tráfego e geometria da rodovia próximos do ideal. Na ocasião, estipulou-se que o valor da capacidade básica era de 2.000 carros de passeio por hora (MacLean, 1989); Capacidade possível (possible capacity): este valor considera os efeitos que a geometria da rodovia inferior à da ideal e a presença de caminhões na composição do tráfego têm na capacidade máxima da rodovia (MacLean, 1989); Capacidade prática (practical capacity): foi definida como o número máximo de veículos que podem passar por um determinado ponto da rodovia, no período de uma hora, sem que a densidade do tráfego se torne tão grande que cause atrasos excessivos, perigo ou restrições à liberdade de manobras sob as condições predominantes de tráfego e da geometria da rodovia (MacLean, 1989). Corresponde, de certa forma, ao nível de serviço usado no projeto da rodovia. Em 1965, o Highway Research Board - HRB, atualmente denominado de Transportation Research Board - TRB, publicou a segunda edição do HCM. Na edição de 1965, foi introduzido o conceito de nível de serviço para substituir o que anteriormente era denominado 8 Roberto Massaru Watanabe. Portal eletônico “Trafegando”. Acessado em 01/04/2016. Disponível em http://www.ebanataw.com.br/trafegando/trafegando.htm http://www.ebanataw.com.br/trafegando/trafegando.htm Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 50 de “capacidade prática” (MacLean, 1989). O nível de serviço, que é utilizado até os dias atuais, é uma medida qualitativa, designado pelas letras A a F. O nível de serviço A representa o melhor nível de operação, sendo que o nível de serviço F representa o congestionamento. A terceira edição do HCM, publicada pelo TRB em 1985, foi o resultado de mais de duas décadas de estudos de diversas agências; financiadas por diversas organizações, principalmente pelo National Cooperative Highway Research Program – NCHRP e pelo Federal Highway Administration – FHWA. A edição de 1985 foi a versão do HCM mais utilizada, sendo traduzida para diversas línguas, e consolidou o HCM como a referência mundial para análise da capacidade e nível de serviço de rodovias (TRB, 2000). Na versão de 1985 do HCM foi incluída uma nova medida de serviço para determinar os níveis de serviço, pois a velocidade média do tráfego, de forma isolada, não refletia adequadamente a relação entre a oferta e a demanda de ultrapassagem, que é fundamental para a operação de tráfego em rodovias de pista simples (Harwood et al., 1999). Assim, foi incluída a porcentagem de tempo de atraso (percent time delay) como medida de serviço complementar para determinar o nível de serviço em rodovias de pista simples. A capacidade das rodovias de pista simples também aumentou para 2.800 unidades de carros de passeio por hora (ucp/h), quando consideradas as duas direções de tráfego e com divisão de tráfego igual a 50/50; e 2.000 ucp/h, quando a divisão de tráfego é 100/0 (Harwood et al., 1999). Em 1994 e 1997, ocorreram mais duas atualizações do HCM, porém os procedimentos de análises para as rodovias de pista simples mantiveram-se inalterados durante essas revisões. 4.1.2. Highway Capacity Manual 2000 A edição de 2000 do Highway Capacity Manual representa uma revisão e expansão significativa do material apresentado nas edições anteriores. No HCM-2000, várias deficiências identificadas em suas edições anteriores foram corrigidas. A porcentagem de tempo de atraso passou a se chamar porcentagem de tempo viajando em pelotões (percent time spent following), pois o termo anterior (percent time delay) foi considerado confuso pelos usuários do manual. O headway que define quando dois veículos trafegam em pelotão diminuiu de 5 para 3 segundos e os volumes de serviços que delimitam os níveis de serviço também foram alterados. Outra inovação do HCM-2000 é o procedimento de análise operacional para trechos contendo faixas adicionais. Até a edição de 2000 do HCM, não existia um procedimento para calcular o nível de serviço em rodovias de pista simples com faixas adicionais, mas já havia recomendações por parte do comitê para que se propusesse uma solução para este problema. Nas versões anteriores recomendava-se, apenas, que fosse adotado o fator de equivalência correspondente aos veículos de carga (equivalent truck), como se todos estes estivessem trafegando na faixa adicional. As primeiras iniciativas para se elaborar um procedimento para tal finalidade foram feitas entre a década de 80 e início da década de 90, e entre os principais colaboradores podemos citar Douglas W. Harwood (1991 e 1995), nos EUA, John Morrall (1986 e 1998), no Canadá, e Chris J. Hoban (1982 e 1984), na Austrália.Nesta época, as discussões se concentraram em Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 51 torno da determinação de qual medida de desempenho melhor representa a eficiência das faixas adicionais na melhoria operacional de uma rodovia de pista simples. O procedimento apresentado no HCM-2000 para análise de nível de serviço de trechos contendo faixas adicionais representa um grande avanço em relação às publicações anteriores, mas ainda é bastante limitado, pois permite a análise de apenas uma faixa adicional por segmento. 4.2. Conceitos e definições 4.2.1. Fluxo de Veículos Entende-se por fluxo (ou volume de serviço) o número total de veículos que passa num determinado ponto ou seção de uma faixa ou via durante um dado intervalo de tempo. O fluxo pode ser expresso em termos de períodos anuais, diários, horários ou de frações de hora (15 minutos). O fluxo de veículo em uma via é classificado, em função das condições físicas e operacionais do sistema viário, em: Fluxo Ininterrupto: normalmente observado em rodovias e vias de trânsito rápido (vias expressas ou arteriais preferenciais). Fluxo Interrompido: normalmente observado nas vias com interseções do tipo rotatórias, semaforizadas e no fluxo a partir da via secundária, em interseções preferenciais tipo “PARE” ou “Dê a preferência”. A taxa de fluxo é a taxa horária equivalente ao fluxo dos veículos que passam por um dado ponto ou seção de uma faixa ou via durante um dado intervalo de tempo menor que uma hora, normalmente quinze minutos, que é considerado o menor intervalo durante o qual o fluxo se mantém estável. 4.2.2. Fator de Hora Pico - FHP A influência dos 15 minutos mais carregados, é representada pelo fator de hora pico - FHP (Peak hour factor - PHF) – É a razão entre o volume horário total e a taxa de fluxo máxima dentro da hora de pico (quatro vezes o quarto de hora mais carregado). O fator de hora pico - FHP é calculado pela seguinte equação: 15 HP V.4 V FHP Eq. 4.1 onde: VHP é o volume observado na hora-pico [ucp/h] ou [veq/h]; V15 é o volume observado no quarto de hora (15 min) mais carregado na hora-pico [ucp/h] ou [veq/h]. O valor FHP é sempre utilizado nos estudos de capacidade das vias. Adota-se normalmente o intervalo de 15 minutos, porque a adoção de intervalos menores podem resultar em superdimensionamento da via e excesso de capacidade em grande parte do período de pico. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 52 Por outro lado, intervalos maiores podem resultar em subdimensionamento e períodos substanciais de saturação. O FHP varia, teoricamente, entre 0,25 (fluxo totalmente concentrado em um dos períodos de 15 minutos) e 1,00 (fluxo completamente uniforme), ambos os casos praticamente impossíveis de se verificar. Os casos mais comuns são de FHP na faixa de 0,75 a 0,90. Os valores de FHP nas áreas urbanas se situam geralmente no intervalo de 0,80 a 0,98. Valores acima de 0,95 são indicativos de grandes volumes de tráfego, algumas vezes com restrições de capacidade durante a hora de pico (DNIT, 2006). Convém salientar que contagens de quinze minutos, se multiplicadas por quatro para simular o volume horário, levarão a erros consideráveis de estimativa. Naturalmente, expansões baseadas em contagens observadas de 30 ou 45 minutos produzirão erros menores. 4.2.3. Variações dos Volumes de Tráfego Uma das características mais importantes do fluxo de tráfego é sua variação generalizada: varia dentro da hora, do dia, da semana, do mês e do ano, além de, no mesmo local, variar segundo a faixa de tráfego analisada (DNIT, 2006), conforme mostrado na Figura 31. Figura 31 – Flutuação da volumetria mensal, semanal e diária (Pietrantonio, 2010). 4.2.3.1.Variação ao Longo do Dia – Caracterização das Horas de Pico Os conceitos apresentados neste item são descritos no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006). Os volumes horários variam ao longo do dia, apresentando pontos máximos Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 53 acentuados, designados por picos. A compreensão destas variações é de fundamental importância, uma vez que é no horário de pico que necessariamente deverão ocorrer os eventos mais relevantes. Na expansão de contagens de algumas horas para o dia todo, a precisão da estimativa dependerá sempre do conhecimento dos padrões de flutuação dos volumes. As Horas de Pico, contendo os maiores volumes de veículos de uma via em um determinado dia, variam de local para local, mas tendem a se manter estáveis em um mesmo local, no mesmo dia da semana. Enquanto a hora de pico em um determinado local tende a se manter estável, o seu volume varia dentro da semana e ao longo do ano. As curvas apresentadas na Figura 32, apresentam o resultado de levantamentos feitos nos Estados Unidos para rodovias rurais, vias de acesso a áreas de recreação e vias locais. Observe-se que para vias locais, na quarta - feira, que representa um dia normal de trabalho, as horas de pico se concentram na ida e volta do trabalho, nas vizinhanças das 9 e 18 horas, situação semelhante à que ocorre no Brasil. Nas vias de acesso a locais de recreação e rodovias rurais a hora de pico da semana como um todo se situa perto das 17 horas, variando o dia de semana em que ocorre. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 54 Figura 32 – Variações horárias típicas em vias americanas (DNIT, 2006). O conhecimento dos períodos de pico é de grande importância, porque o mais comum é não se dispor de contagens durante todo o ano para determinar os volumes da hora de projeto escolhida, VH30 ou VH50, tendo-se que efetuar contagens em uma única época do ano para poder estimar o volume da hora de projeto. Considerando que o ano tem 365 dias, cada um com o seu período de pico, o volume horário de projeto é fatalmente muito próximo de um dos volumes de pico do ano. Efetuando-se uma contagem de uma semana, por exemplo, pode- se determinar os volumes do período de pico nessa semana e, utilizando a variação de postos de pesquisa permanentes eventualmente disponíveis, estimar o provável volume da hora de pico do ano, e a partir daí passar à determinação do Volume Horário de Projeto (VHP). A Figura 33 mostra um exemplo de variações do fluxo observadas a cada 15 minutos (em intervalos de 5 minutos), no intervalo de duas horas (das 7h às 9h). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 55 Figura 33 – Flutuação da volumetria horária (DNIT, 2006). 4.2.3.2.Volume Horário Para analisar as variações do fluxo de tráfego durante o dia, adota-se a hora para unidade de tempo, chegando-se ao conceito de Volume Horário (VH): número total de veículos trafegando em uma determinada hora (p), conforme mostrado na Figura 34. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 56 Figura 34 – Horas de maior utilização da via (Pietrantonio, 2010). A Figura 35 apresenta para diversos tipos de rodovias os valores dos volumes horários expressos como porcentagem do volume médio diário anual, dispostos em ordem decrescente. A abscissa 1 corresponde ao maior volume horário do ano; a abscissa 30 corresponde ao 30° valor, designado como Volume da 30ª Hora. Na figura são indicados os volumes da 30ª (VH30) e 50ª (VH50) horas, geralmente recomendados para servirem de base para o projeto e operação da rodovia. Figura 35 – Relação entre a hora e o volume horário de tráfego em rodovias norte- americanas (DNIT, 2006). Tradicionalmente o volume da 30ª Hora tem sido usado nos Estados Unidos para base de projeto de muitas rodovias rurais. Estudos feitos no Brasil, citados no Manual de Projeto Geométrico de Rodovias Rurais – DNER, 1999, mostram que o volume da 50ª Hora, da ordem de 8,5% do VMD, vem sendo utilizado para projeto de rodovias rurais. Considera-se que não se justifica economicamenteinvestir em melhorias para atender umas poucas horas Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 57 do ano em que se tem volumes mais elevados. O volume adotado para dimensionamento dos detalhes geométricos das vias e interseções, determinação de níveis de serviço, planejamento da operação da via, sinalização, e regulamentação do trânsito é designado como Volume Horário de Projeto (VHP). 4.2.3.3.Volume Horário de Projeto - VHP Projetar uma rodovia em condições ideais consiste em planejá-la com características para atender à máxima demanda horária prevista para o ano de projeto, geralmente considerado como décimo ano após a conclusão das obras programadas. Em tal situação, em nenhuma hora do ano ocorreria congestionamento. Em contrapartida, o empreendimento seria antieconômico, pois a rodovia ficaria superdimensionada durante as demais horas do ano. Assim, o dimensionamento da rodovia deve prever um certo número de horas congestionadas e a decisão de qual número é aceitável para a adoção do Volume Horário de Projeto (VHP). Quando se dispõe de contagens horárias contínuas de uma rodovia, que abranjam um período de um ano inteiro, pode-se determinar o volume horário a ser usado no projeto através do critério denominado “curva da enésima hora”. Esta curva consiste na ordenação decrescente de todos os volumes horários anuais, expressos em porcentagem do Volume Médio Diário (VMD), designado como fator K, correspondente à hora p. A Figura 35, já apresentada, mostra a relação entre o Volume Horário de Tráfego medido como porcentagem do VMD e o Número de Horas no Ano em que esse volume é excedido. Essa relação foi determinada para rodovias rurais norte-americanas e, apesar de não corresponder exatamente às condições brasileiras, permite avaliar a grande uniformidade do comportamento do tráfego, já que vem se mantendo através dos anos com muito pequenas alterações. A figura permite concluir que a curva de ordenação horária tem uma peculiaridade importante, qual seja, sofre uma mudança rápida de declividade (joelho) por volta da 30ª Hora. O volume correspondente a esta hora tem fortes razões para ser escolhido como Volume Horário de Projeto, já que um aumento substancial de seu valor implicará em que poucas horas mais sejam atendidas adequadamente pelo projeto e uma redução relativamente pequena resultará na exclusão de um número significativo de horas. Por conseguinte, o critério da “enésima hora” sugere que se escolha como valor de K a se usar no projeto, aquele fornecido pelo trecho onde a curva muda rapidamente de declividade. Cabe observar que esta mudança de direção não é precisa, permitindo uma certa variação na escolha da hora de projeto, o que possibilita ao técnico melhor adequar seu estudo. Admite-se a utilização para o tráfego futuro de um fator K determinado com base em dados disponíveis por ocasião dos levantamentos, o que significa aceitar que a forma da curva em questão não se altera com o passar do tempo. A prática habitual nos Estados Unidos determina, como base de projeto, um volume entre a 30ª e a 100ª Hora. Para rodovias rurais, freqüentemente utiliza-se o volume da 30ª Hora, mas tal utilização não deve ser interpretada como uma recomendação para a sua adoção rígida, mas antes como um exemplo das correlações típicas da hora de pico e sua evolução. No Brasil tem-se sido mais tolerante na escolha do Volume Horário de Projeto, chegando-se a adotar o Volume da 50ª Hora, nos locais em que se dispõe de contagens mecanizadas permanentes. O valor de K = 8,5% do VMD, tem sido adotado como representativo da 50ª Hora para Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 58 rodovias rurais em que não se dispõe de informações mais precisas do comportamento do tráfego. Os mesmos critérios se aplicam também a áreas urbanas. Contudo, onde as flutuações do tráfego forem claramente diferentes das correspondentes às rodovias rurais, outras horas do ano devem ser consideradas como base para o projeto. 4.2.4. Capacidade Capacidade de Tráfego: Maior volume de tráfego que uma via pode suportar sem que o Nível de Serviço fique abaixo de um padrão pré-determinado. Capacidade da Via: Maior volume de tráfego que uma via pode suportar, corresponde ao Nível de Serviço “E”. A definição da capacidade da via é dada pelos seus pontos de estrangulamento que geralmente correspondem aos pontos de interseções com prioridade. Para que a capacidade não provoque uma descontinuidade na fluidez do tráfego ocasionando atrasos excessivos e interferência no desempenho global da rede viária, é de extrema importância a concepção de um projeto bem elaborado, que leve em consideração uma capacidade suficiente para acomodar o futuro volume horário de pico que vai solicitar a rede, procurando-se um balanceamento com a capacidade requerida para as seções viárias entre interseções. 4.2.5. Nível de Serviço Nível de Serviço: É uma medida qualitativa do fluxo de veículos na via, que expressa as condições de uma corrente de tráfego e a forma como são percebidas por usuários. Cada nível de serviço corresponde a um determinado volume de serviço (ou volume de tráfego), que é uma medida quantitativa do fluxo de veículos na via. São estabelecidos seis níveis de serviço, caracterizados para as condições operacionais de uma via, variando do nível A (fluxo livre), ao nível F (fluxo forçado ou congestionado). A capacidade é caracterizada no nível de serviço E (HCM – Highway Capacity Manual, 2000). A Tabela 3 a seguir apresenta os níveis de serviço adotados em todas as principais referências de engenharia de tráfego no mundo, dentre estas o HCM. Tabela 3 – Níveis de serviço. Seq. Nível de Serviço Condições Operacionais de Tráfego 1 A FLUXO LIVRE 2 B FLUXO RAZOAVELMENTE LIVRE 3 C FLUXO ESTÁVEL 4 D FLUXO APROXIMADAMENTE INSTÁVEL 5 E FLUXO INSTÁVEL 6 F FLUXO FORÇADO (CONGESTIONAMENTO) As características operacionais observadas para cada nível de serviço são as seguintes: Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 59 Nível de serviço A: Excelente nível de conforto, liberdade total nas manobras, velocidade escolhida pelo motorista, fluxo livre. Nível de serviço B: Nível de conforto alto, liberdade nas manobras um pouco inferior ao do nível de serviço A, liberdade na escolha da velocidade pouco afetada, fluxo estável. Nível de serviço C: Nível de conforto médio, manobras e velocidade afetadas pela presença de outros veículos, fluxo ainda estável. Nível de serviço D: Nível de conforto baixo, manobras e velocidade severamente restritas, limite do fluxo estável. Nível de serviço E: Nível de conforto muito baixo, manobras são conseguidas apenas ao forçar o outro veículo a ceder passagem, velocidade baixa e uniforme, fluxo lento. Nível de serviço F: Nível de conforto péssimo, congestionamento, ondas de tráfego com movimento intermitente, fluxo forçado. O mesmo trecho de uma via pode apresentar diferentes níveis de serviço ao longo do dia, conforme mostrado na Figura 36. Figura 36 – Caracterização operacional dos diferentes níveis de serviço (Barbosa, 2012). O nível de serviço depende de inúmeros fatores que influem no volume de serviço, na velocidade e densidade do fluxo de tráfego: Velocidade regulamentar; Tempo de viagem; Interrupções no tráfego; Liberdade de manobras; Segurança; Tipo de usuário (freqüente ou eventual); Conforto para a condução de veículos; A B C D E F Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 60 Conveniência; Custos operacionais. 4.3. Tipos de Vias Os modelos de análise de tráfego são específicos para cada tipo de rodovia, a saber: Pista Simples (two-lane highways): vias com duas faixas e dois sentidos; Múltiplas faixas de tráfego (multilane highways): podem ser: Com separação física (canteiro central); Sem separação física (demarcação no pavimento). Rodovias expressas (freeways): vias de múltiplas faixas de tráfego com controle total de acessos (somente a partir de vias marginais, dotadas de faixas de aceleração e desaceleração), ausência de cruzamentos em nível. A seguir apresenta-se os modelos de análise de tráfego com base no HCM-2000. 4.4. Rodovias de Pista simples A análise da capacidade e do nível de serviço de rodovias de pista simples e de múltiplas faixas de tráfego aqui destacada é baseada no HCM-2000, apresentada no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT (2006) e nas demais referências destacadas na bibliografia básica deste curso. 4.4.1. Capacidade Em condições ideais, a capacidade de uma rodovia com duas faixas e dois sentidos de tráfego é de 1.700 ucp/h (unidades carros de passeio por hora), para cada sentido de tráfego, não excedendo 3.200 ucp/h para o conjunto dos dois sentidos, exceto em trechos curtos, como túneis e pontes, onde pode atingir 3.400 ucp/h. 4.4.2. Condições Ideais As condições ideais para uma rodovia de duas faixas e dois sentidos de tráfego são: Ausência de fatores restritivos geométricos, de tráfego e ambientais; Faixas de tráfego maiores ou iguais a 3,60 m; Acostamentos ou afastamentos laterais livres de obstáculos ou restrições à visibilidade com largura igual ou superior a 1,80 m; Ausência de zonas com ultrapassagem proibida; Tráfego exclusivo de carros de passeio; Nenhum impedimento ao tráfego direto, tais como controles de tráfego ou veículos executando manobras de giro; Terreno plano; Distribuição do tráfego por sentido de 50/50. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 61 4.4.3. Classificação das Rodovias de Pista Simples Para efeito de análise de capacidade, as rodovias pavimentadas com duas faixas e dois sentidos de tráfego são divididas em duas classes: Classe I: Rodovias nas quais os motoristas esperam poder trafegar com velocidades relativamente elevadas. Compreende: Ligações de maior importância entre cidades e rodovias arteriais principais conectando importantes vias geradoras de tráfego; Rotas de trabalho diário; Ligações estaduais e federais de grande relevância. Geralmente atendem o tráfego de longa distância ou possuem conexões entre vias que servem o tráfego de longa distância. Classe II: Rodovias nas quais os motoristas não esperam trafegar com velocidades elevadas. Compreende: Vias que funcionam como rotas de acesso às rodovias de Classe I ou servem como rodovias turísticas e recreacionais, não atuando como arteriais principais; Passam por terreno de topografia acidentada. Geralmente atendem às viagens curtas, inícios e fins de viagens longas ou viagens em que a contemplação cênica exerce um papel significante. 4.4.4. Níveis de Serviço As medidas que definem o nível de serviço para rodovias de pista simples são: Classe I: tempo gasto seguindo e velocidade média de viagem; Classe II: tempo gasto seguindo. Os critérios de níveis de serviço são aplicados para o pico de 15 minutos e para segmentos de extensão significativa. São definidos seis Níveis de Serviço, de A a F: Nível de Serviço A: descreve a mais alta qualidade de serviço, em que os motoristas podem trafegar nas velocidades que desejam. Sem regulamentação específica de velocidades menores, as velocidades médias serão da ordem de 90 km/h para rodovias de duas faixas e dois sentidos de tráfego de Classe I. A freqüência das operações de ultrapassagem é bastante inferior à capacidade de sua execução e são raras filas de três ou mais veículos. Os motoristas não são atrasados mais que 35% de seu tempo de viagem por veículos lentos. Um fluxo total máximo de 490 ucp/h pode ser atingido em condições ideais. Em rodovias de Classe II a velocidade pode cair abaixo de 90 km/h, mas os motoristas não são atrasados mais que 40% de seu tempo de viagem por veículos lentos. Nível de Serviço B: caracteriza fluxos de tráfego com velocidades de 80 km/h ou pouco maiores em rodovias de Classe I em terreno plano. A demanda de ultrapassagem para manter as velocidades desejadas aproxima-se da capacidade dessa operação. Os motoristas Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 62 são incluídos em filas 50% do seu tempo de viagem. Fluxos totais de 780 ucp/h podem ser atingidos em condições ideais. Em rodovias de Classe II a velocidade pode cair abaixo de 80 km/h, mas os motoristas não são atrasados mais que 55% de seu tempo de viagem por veículos lentos. Nível de Serviço C: representa maiores acréscimos de fluxo, resultando em mais freqüentes e extensas filas de veículos e dificuldades de ultrapassagem. A velocidade média ainda excede 70 km/h, embora a demanda de ultrapassagem exceda a capacidade da operação. O tráfego se mantém estável, mas suscetível de engarrafamentos devido a manobras de giro e a veículos mais lentos. A porcentagem do tempo em filas pode atingir 65%. Um fluxo total de 1.190 ucp/h pode ser acomodado em condições ideais. Em rodovias de Classe II a velocidade pode cair abaixo de 70 km/h, mas os motoristas não são incluídos em filas mais que 70% de seu tempo de viagem. Nível de Serviço D: descreve fluxo instável. A demanda de ultrapassagem é elevada, mas a sua capacidade se aproxima de zero. Filas de 5 e 10 veículos são comuns, embora possam ser mantidas velocidades de 60 km/h em rodovias de Classe I com condições ideais. A proporção de zonas de ultrapassagem proibida perde sua importância. Manobras de giro e problemas de acessos causam ondas de choque na corrente de tráfego. Os motoristas são incluídos em filas perto de 80% de seu tempo. Um fluxo total de 1.830 ucp/h pode ser acomodado em condições ideais. Em rodovias de Classe II a velocidade pode cair abaixo de 60 km/h, mas os motoristas não são incluídos em filas mais que 85% de seu tempo de viagem. Nível de Serviço E: Nesse nível a porcentagem de tempo em filas é maior que 80% em rodovias de Classe I, e maior que 85% em rodovias de Classe II. As velocidades podem cair abaixo de 60 km/h, mesmo em condições ideais. Para condições piores, as velocidades podem cair até 40 km/h em subidas longas. Praticamente não há manobras de ultrapassagem. O maior fluxo total é da ordem de 3.200 ucp/h. As condições de operação são instáveis e de difícil previsão. Nível de Serviço F: representa fluxo severamente congestionado, com demanda superior à capacidade. Os fluxos atingidos são inferiores à capacidade e as velocidades são muito variáveis. Para trechos de rodovias com pelo menos 3 km de extensão são adotados os seguintes critérios para enquadramento em um dos níveis de serviço: Tabela 4 – Enquadramento em níveis de serviço (Rodovias Classe I). Nível de Serviço Tempo Seguindo (%) Velocidade Média (%) A t ≤ 35 V ≥ 90 B 35 < t < 50 80 < V <90 C 50 < t < 65 70 < V <80 D 65 < t < 80 60 < V< 70 E t ≥ 80 V ≤ 60 F O nível F é atingido quando o fluxo excede a capacidade Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 63 Figura 37 – Níveis de serviço para rodovias de Classe I (DNIT, 2006). Tabela 5 – Enquadramento em níveis de serviço (Rodovias Classe II). 4.4.4.1.Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) A Velocidade de Fluxo Livre (VFL) corresponde a fluxos até 200 ucp/h. Deve ser obtida por pesquisa de campo através de uma amostra de pelo menos 100 veículos. Se o fluxo for superior a 200 ucp/h obtém-se VFL com emprego da fórmula: VP F MF f V .0125,0VVFL Eq. 4.2 onde: VFL = estimativa da velocidade de fluxo livre (km/h); VMF = velocidade média do fluxo medida no campo (km/h); VF = volume médio horário do fluxo medido (veic/h); fVP = fator de ajustamento para veículos pesados, obtidos com a equação 4.5. Nível de Serviço Tempo Seguindo (%) A t ≤ 40 B 40 < t < 55 C 55 < t < 70 D 70 < t < 85 E t≥ 85 F O nível F é atingido quando o fluxo excede a capacidade. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 64 Se não for viável a medição da velocidade no campo, deve ser usado valor de VMF com base em valores correspondentes a trechos semelhantes. Inicialmente determina-se um valor básico BVFL correspondente a rodovias semelhantes com faixas de tráfego de 3,60 m e acostamentos de 1,80 m. Em seguida determina-se VFL pela fórmula: Afa ffBVFLVFL Eq. 4.3 onde: VFL = estimativa da velocidade de fluxo livre (km/h); BVFL = valor básico da velocidade de fluxo livre (km/h); ffa = fator de ajustamento de larguras de faixa e de acostamento, da Tabela 6; fA = fator de ajustamento para o número de acessos, da Largura da Faixa (m) Redução no valor de VFL (km/h) para a Largura do acostamento (m) ≥ 0,0< 0,6 ≥ 0,6 < 1,2 ≥ 1,2 < 1,8 ≥ 1,8 2,7 < 3,0 10,3 7,7 5,6 3,5 ≥ 3,0 < 3,3 8,5 5,9 3,8 1,7 ≥ 3,3 < 3,6 7,5 4,9 2,8 0,7 ≥ 3,6 6,8 4,2 2,1 0,0 Tabela 7 – Ajustamento devido à densidade de acessos (fA). Acessos por km (ambos os lados) Redução em VFL (km/h) 0 0,0 6 4,0 12 8,0 18 12,0 ≥ 24 16,0 . Tabela 6 – Ajustamento de larguras de faixa e de acostamento (ffa). Largura da Faixa (m) Redução no valor de VFL (km/h) para a Largura do acostamento (m) ≥ 0,0< 0,6 ≥ 0,6 < 1,2 ≥ 1,2 < 1,8 ≥ 1,8 2,7 < 3,0 10,3 7,7 5,6 3,5 ≥ 3,0 < 3,3 8,5 5,9 3,8 1,7 ≥ 3,3 < 3,6 7,5 4,9 2,8 0,7 ≥ 3,6 6,8 4,2 2,1 0,0 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 65 Tabela 7 – Ajustamento devido à densidade de acessos (fA). Acessos por km (ambos os lados) Redução em VFL (km/h) 0 0,0 6 4,0 12 8,0 18 12,0 ≥ 24 16,0 Acessos com pouca atividade e importância não devem ser incluídos. Quando o número de acessos não pode ser determinado (rodovia ainda não foi construída) deve-se adotar os critérios gerais a seguir apresentados. 4.4.4.2.Densidade de Pontos de Acessos Densidade de pontos de acesso é o número total de interseções e acessos do lado direito da rodovia, dividido pelo seu comprimento. A densidade deve ser calculada para um comprimento mínimo de 5 km, se houver dados disponíveis. Na ausência de dados locais, devem ser adotados os valores da Tabela 8. Tabela 8 – Valores recomendados para densidade de acessos. Tipo de área Valor Acessos por km (um lado) Rural 5 0 – 6 Suburbana (Baixa densidade) 10 7 – 12 Suburbana (Alta densidade) 15 ≥ 13 Se uma rodovia contém curvas com velocidades de projeto substancialmente inferiores ao resto do trecho pode-se estimar VFL separadamente para as curvas e os trechos em tangente e calcular uma velocidade média ponderada para o trecho. 4.4.4.3.Determinação dos Fluxos de Tráfego Devem ser feitos ajustamentos nos fluxos de tráfego para levar em conta três fatores: FHP (fator de hora de pico), fG (fator de greide), fVP (fator de veículos pesados), utilizando a seguinte equação: VPG p f.f.FHP V v Eq. 4.4 onde: vp = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico, em carros de passeio equivalentes (ucp/h); Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 66 V = volume da hora de pico em tráfego misto (veic/h); FHP = fator de hora de pico; fG = fator de ajustamento de greide; fVP = fator de ajustamento de veículos pesados. Fator de Ajustamento de Greide O fator de ajustamento de greide fG leva em conta o efeito do terreno na determinação de velocidades e de tempo gasto seguindo. Seus valores são apresentados na Tabela 9 e na Tabela 10. Tabela 9 – Fator de ajustamento de greide para determinação de velocidades em rodovias de pista simples para dois e um sentido separadamente (fG). Tabela 10 – Fator de ajustamento de greide para determinação de percentual de tempo seguindo em rodovias de pista simples para dois e um sentido separadamente (fG). Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado 0 – 600 0 – 300 1,0 0,71 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 0,93 > 1200 > 600 1,0 0,99 Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado 0 – 600 0 – 300 1,0 0,71 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 0,93 > 1200 > 600 1,0 0,99 Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado 0 – 600 0 – 300 1,0 0,77 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 67 Fatores de Equivalência de Veículos Pesados Há dois tipos de veículos pesados: Caminhões (C), que incluem Ônibus, e Veículos de Recreio (VR). Seus equivalentes em carros de passeio (P) são apresentados na Tabela 11 e Tabela 12. Tabela 11 – Equivalentes em carros de passeio para determinação de velocidades (VMV) para dois e um sentido separadamente (EC e EVR). > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 0,94 > 1200 > 600 1,0 1,00 Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,7 2,5 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,2 1,9 > 1200 > 600 1,1 1,5 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,1 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,1 > 1200 > 600 1,0 1,1 Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,7 2,5 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,2 1,9 > 1200 > 600 1,1 1,5 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,1 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,1 > 1200 > 600 1,0 1,1 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 68 Tabela 12 – Equivalentes em carros de passeio para determinação de percentual de tempo (PTGS) para dois e um sentido separadamente (EC e EVR). Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,1 1,8 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,1 1,5 > 1200 > 600 1,0 1,0 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,0 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,0 > 1200 > 600 1,0 1,0 Terreno Plano: trecho em que a combinação de curvas e rampas permite que os veículos pesados mantenham aproximadamente a mesma velocidade que os carros de passeio; incluem geralmente rampas curtas com greides de 1% a 2% . Terreno Ondulado: trecho em que os veículos pesados reduzem substancialmente suas velocidades, mas chegam a mover-se lentamente por intervalos de tempo significativos. Normalmente não incluem trechos longos com rampas de 4% ou maiores. Fator de Ajustamento para Veículos Pesados Uma vez determinados os valores de EC e EVR, o Fator de Ajustamento para Veículos Pesados (fVP) é calculado usando a equação 4.5. 1EP1EP1 1 f VRVRCC VP Eq. 4.5 onde: fVP = fator de ajustamento para veículos pesados, obtidos com a equação 4.5. PC = proporção de caminhões e ônibus na corrente de tráfego, em decimal PVR = proporção de veículos de recreio na corrente de tráfego, em decimal EC = equivalente de caminhões e ônibus, em carros de passeio EVR = equivalente de veículos de recreio, em carros de passeio Sequência de Cálculo Determine inicialmente o fluxo V/FHP em veículos por hora (veic/h). Em seguida retire das tabelas os valores de fG, EC ,EVR. Calcule vp usando as equações (4.4) e (4.5). Se o valor de vp cair dentro dos limites para os quais fG, EC ,EVR foram obtidos, o valor calculado está certo; se não cair repita o processo usando os novos valores de fG, EC, EVR até cair dentro dos limites adotados. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 69 4.4.4.4.Determinação da Velocidade Média de Viagem (VMV) A Velocidade Média de Viagem é determinada pela seguinte equação:upP fv.0125,0VFLVMV Eq. 4.6 onde: VMV = velocidade média de viagem para ambos os sentidos (km/h); VFL = velocidade de fluxo livre obtida das equações 4.2 ou 4.3 (km/h); vp = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico, em carros de passeio equivalentes (ucp/h); fup = fator de ajustamento para zonas de ultrapassagem proibida (Tabela 13). Tabela 13 – Fator de ajustamento para zonas de ultrapassagem proibida em rodovias de pista simples (fup). Fluxo nos dois sentidos Redução da velocidade média de viagem (km/h) Zonas de ultrapassagem proibida (%) VP (ucp/h) 0 20 40 60 80 100 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 200 0,0 1,0 2,3 3,8 4,2 5,6 400 0,0 2,7 4,3 5,7 6,3 7,3 600 0,0 2,5 3,8 4,9 5,5 6,2 800 0,0 2,2 3,1 3,9 4,3 4,9 1000 0,0 1,8 2,5 3,2 3,6 4,2 1200 0,0 1,3 2,0 2,6 3,0 3,4 1400 0,0 0,9 1,4 1,9 2,3 2,7 1600 0,0 0,9 1,3 1,7 2,1 2,4 1800 0,0 0,8 1,1 1,6 1,8 2,1 2000 0,0 0,8 1,0 1,4 1,6 1,8 2200 0,0 0,8 1,0 1,4 1,5 1,7 2400 0,0 0,8 1,0 1,3 1,5 1,7 2600 0,0 0,8 1,0 1,3 1,4 1,6 2800 0,0 0,8 1,0 1,2 1,3 1,4 3000 0,0 0,8 0,9 1,1 1,1 1,3 3200 0,0 0,8 0,9 1,0 1,0 1,1 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 70 4.4.4.5. Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo (PTGS) Para determinar a Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo (PTGS) deve-se inicialmente estimar o valor básico BPTGS, a partir da fórmula: PV.000879,0e1100BPTGS Eq. 4.7 Em seguida determina-se PTGS utilizando-se a equação: up/dfBPTGSPTGS Eq. 4.8 onde: PTGS = porcentagem do tempo gasto seguindo, BPTGS = valor básico da porcentagem do tempo gasto seguindo, fd/up = fator de ajustamento para o efeito combinado da distribuição do tráfego por sentido e da porcentagem das zonas de ultrapassagem proibida, constante da Tabela 14. vp = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico, em carros de passeio equivalentes (ucp/h); Tabela 14 – Fator de ajustamento para o efeito combinado da distribuição de tráfego por sentido e da porcentagem das zonas de ultrapassagem proibida, na porcentagem do tempo gasto seguindo, em rodovias de pista simples (fd/up). Fluxo nos dois sentidos Níveis de serviço Zonas de ultrapassagem proibida (%) Vp (ucp/h) 0 20 40 60 80 100 Distribuição por sentido = 50/50 ≤200 0,0 10,1 17,2 20,2 21,0 21,8 400 0,0 12,4 19,0 22,7 23,8 24,8 600 0,0 11,2 16,0 18,7 19,7 20,5 800 0,0 9,0 12,3 14,1 14,5 15,4 1400 0,0 3,6 5,5 6,7 7,3 7,9 2000 0,0 1,8 2,9 3,7 4,1 4,4 2600 0,0 1,1 1,6 2,0 2,3 2,4 ≥3200 0,0 0,7 0,9 1,1 1,2 1,4 Distribuição por sentido = 60/40 ≤200 1,6 11,8 17,2 22,5 23,1 23,7 400 0,5 11,7 16,2 20,7 21,5 22,2 600 0,0 11,5 15,2 18,9 19,8 20,7 800 0,0 7,6 10,3 13,0 13,87 14,4 1400 0,0 3,7 5,4 7,1 7,6 8,1 2000 0,0 2,3 3,4 3,6 4,0 4,3 ≥2600 0,0 0,9 1,4 1,9 2,1 2,2 Distribuição por sentido = 70/30 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 71 4.4.4.6.Determinação do Nível de Serviço Inicialmente compara-se o fluxo de tráfego (vp) em ucp/h com a capacidade de uma rodovia de pista simples de 3.200 ucp/h. Se vp é maior que a capacidade a rodovia está supersaturada e o Nível de Serviço é F. Da mesma forma, se o fluxo em um dos dois sentidos ultrapassar 1.700 ucp/h o nível de serviço é F. Nesse nível a porcentagem de tempo seguindo é próxima de 100% e as velocidades são sujeitas a grandes variações e difíceis de estimar. Quando um trecho de uma rodovia de Classe I tem fluxo inferior à capacidade, o Nível de Serviço é determinado marcando na Figura 37 um ponto com abscissa igual à velocidade média de viagem (VMV) e ordenada igual à porcentagem de tempo gasto seguindo (PTGS). A região em que se situar define o Nível de Serviço. Se a rodovia é de Classe II tem-se apenas que comparar a porcentagem de tempo seguindo (PTGS) com o critério da Tabela 5. Em qualquer caso a análise deve incluir sempre o Nível de Serviço, a porcentagem de tempo seguindo e a velocidade média de viagem, informações úteis na avaliação da qualidade do serviço prestado pela rodovia. 4.4.4.7.Razão Volume/Capacidade A razão v/c (volume-capacidade), pode ser dada pela equação: c v c/v p Eq. 4.9 onde: ≤200 2,8 13,4 19,1 14,8 25,2 25,5 400 1,1 12,5 17,5 22,0 22,6 23,2 600 0,0 11,6 15,4 19,1 20,0 20,9 800 0,0 7,7 10,5 13,3 14,0 14,6 1400 0,0 3,8 5,6 7,4 7,9 8,3 ≥2000 0,0 1,4 4,9 3,5 3,9 4,2 Distribuição por sentido = 80/20 ≤200 5,1 17,5 24,3 31,3 31,3 31,6 400 2,5 15,8 21,5 27,6 27,6 28,0 600 0,0 14,0 18,6 23,2 23,9 24,5 800 0,0 9,3 12,7 16,0 16,5 17,0 1400 0,0 4,6 6,7 8,7 9,1 9,5 ≥2000 0,0 2,4 3,4 4,5 4,7 4,9 Distribuição por sentido = 90/10 ≤200 5,6 21,6 29,4 37,2 37,4 37,6 400 2,4 19,0 25,6 32,2 32,5 32,8 600 0,0 16,3 21,8 27,2 27,6 28,0 800 0,0 10,9 14,8 18,6 19,0 19,4 ≥1400 0,0 5,5 7,8 10,0 10,4 10,7 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 72 v/c = razão entre o volume e a capacidade; c = capacidade de uma rodovia de 2 faixas e 2 sentidos – normalmente 3.200 ucp/h. Para um único sentido é de 1.700 ucp/h; vp = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico, em carros de passeio equivalentes (ucp/h). 4.4.5. Níveis de Serviço por Sentido de Tráfego Os níveis de serviço em terreno montanhoso devem ser calculados para rampas de subida e de descida específicas. 4.4.5.1.Determinação da Velocidade de Fluxo Livre Aplica-se a mesma metodologia já descrita, mas separadamente para cada sentido. A determinação deve ser feita para a condição de baixos volumes de tráfego nos dois sentidos simultaneamente. 4.4.5.2.Determinação dos Fluxos de Tráfego O fluxo no período de pico no sentido em análise deve ser calculado com emprego da equação: VPG s f.f.FHP V v Eq. 4.10 onde: vs = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico, no sentido analisado, em carros de passeio equivalentes (ucp/h); V = volume da hora de pico no sentido analisado, em tráfego misto (veic/h); FHP = fator de hora de pico; fG = fator de ajustamento de greide; fVP = fator de ajustamento de veículos pesados. Este fluxo vs deve ser baseado no FHP, na composição do tráfego, no tipo de terreno ou greide específico, no sentido analisado. Diferentes valores de vs são utilizados para estimar a velocidade média de viagem e a percentagem de tempo gasto seguindo, porque o valor de fVP difere para essas aplicações. A análise por sentido exige a consideração do fluxo no sentido oposto. O fluxo no sentido oposto é calculado usando a seguinte fórmula: VPG 0 0 f.f.FHP V v Eq. 4.11 onde: Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 73 vo = volume horário nos 15 minutos mais carregados da hora de pico do sentido analisado, que vêm no sentido oposto, em carros de passeio equivalentes (ucp/h); Vo = volume na hora de pico no sentido analisado, que vem no sentido oposto, em tráfego misto (veic/h); FHP = fator de hora de pico no sentido analisado; fG = fator de ajustamento de greide; fVP = fator de ajustamento de veículos pesados. Se possível o FHP deve ser determinado com base em levantamento de campo. Caso contrário deve-se usar os valores recomendados pelo HCM, quais sejam: FHP = 0,88 em área rural; FHP = 0,92 em área urbana. Ajustamentos para Levar em Conta o Greide e a Existência de Veículos Pesados O ajustamento para levar em conta a existência de veículos pesados em um sentido de um segmento rodoviário é semelhante ao adotado para o caso de rodovia com duas faixas e dois sentidos de tráfego, sendo usada a equação 4.5. Para análise por sentido, de um segmento extenso em terreno plano ou ondulado, os valores de EC e EVR são obtidos na Tabela 11 e Tabela 12 e o fator de ajustamento fG é obtido na Tabela 9 e na Tabela 10. Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos(ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,7 2,5 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,2 1,9 > 1200 > 600 1,1 1,5 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,1 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,1 > 1200 > 600 1,0 1,1 Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado 0 – 600 0 – 300 1,0 0,71 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 0,93 > 1200 > 600 1,0 0,99 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 74 Qualquer subida com greide de 3% ou mais e com comprimento de 0,4 km ou mais pode ser analisado como um greide específico, mas se o comprimento for 1,0 km ou mais tem que ser analisado como um greide específico. Isso inclui todas as subidas analisadas por sentido em terreno montanhoso. Se o greide varia, deve-se adotar um valor médio, calculado dividindo a diferença de cotas pela extensão horizontal. Os valores do fator fG para estimar velocidade média de viagem e a percentagem de tempo gasto seguindo, para greides específicos em subida e tráfego exclusivo de carros de passeio são apresentados na Tabela 15 e na Tabela 16. Para levar em conta o efeito da existência de caminhões são apresentados os valores de EC na Tabela 17 e Tabela 18. A Tabela 19 apresenta os valores EVP para a estimativa de velocidade média de viagem em uma subida específica. O valor de EVP para a estimativa de tempo gasto seguindo em uma subida específica é sempre 1, como consta da Tabela 18. Qualquer descida com greide de 3% ou mais e extensão horizontal com 1 km ou mais, tem que ser analisada como uma descida específica. Isso inclui todas as descidas em segmentos analisados por sentido em terreno montanhoso. Se o greide varia, deve-se adotar um valor médio, calculado dividindo a diferença de cotas pela extensão horizontal. Para a maioria das descidas o fator de ajustamento de greide fG é 1,0 e o fator fVP é calculado a partir dos fatores de equivalência que constam da Tabela 11 e Tabela 12. Para algumas descidas extensas com greide elevado, os veículos pesados trafegam com velocidades de arrasto, muito baixas, para não perderem controle. Quando isto ocorre, o fator de ajustamento fVP , usado para determinar velocidade média de viagem, deve ser calculado pela equação: 1EP1EPP11EP.P1 1 f VRVRCCCACACCA VP Eq. 4.12 onde: PCA = proporção dos caminhões com velocidade de arrasto, em valor decimal; ECA= equivalente em carros de passeio de caminhões com velocidade de arrasto, obtida na Tabela 20. Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,7 2,5 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,2 1,9 > 1200 > 600 1,1 1,5 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,1 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,1 > 1200 > 600 1,0 1,1 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 75 Para aplicar a equação 4.12, ECA deve ser obtido da Tabela 20, com base no fluxo no sentido analisado e na diferença entre a VFL e a velocidade de arrasto. Os equivalentes em carros de passeio EC e EVR devem ser tirados da Tabela 11, para terreno plano. Se não se dispuser de dados específicos, a proporção de caminhões com velocidade de arrasto deve ser a proporção de reboques e semi-reboques dentro dos veículos de carga. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 76 Tabela 15 – Fator de ajustamento de greide para estimar velocidade média de viagem em greides específicos (fG). Greide (%) Comprimento (km) Fator de ajustamento de greide, fG Intervalo de fluxo em um sentido vS (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≥ 3,0 < 3,5 0,4 0,81 1,00 1,00 0,8 0,79 1,00 1,00 1,2 0,77 1,00 1,00 1,6 0,76 1,00 1,00 2,4 0,75 0,99 1,00 3,2 0,75 0,97 1,00 4,8 0,75 0,95 0,97 ≥6,4 0,75 0,94 0,95 ≥ 3,5 < 4,5 0,4 079 1,00 1,00 0,8 0,76 1,00 1,00 1,2 0,72 1,00 1,00 1,6 0,69 0,93 1,00 2,4 0,68 0,92 1,00 3,2 0,66 0,91 1,00 4,8 0,65 0,91 0,96 ≥6,4 0,65 0,90 0, 96 ≥ 4,5 < 5,5 0,4 0,75 1,00 1,00 0,8 0,65 0,93 1,00 1,2 0,60 0,89 1,00 1,6 0,59 0,89 1,00 2,4 0,57 0,86 0,99 3,2 0,56 0,85 0,98 ≥6,4 0,56 0,84 0,97 0,55 0,82 0,93 ≥ 5,5 < 6,5 0,4 0,63 0,91 1,00 0,8 0,57 0,85 0,99 1,2 0,52 0,83 0,97 1,6 0,51 0,79 0,97 2,4 0,49 0,78 0,95 3,2 0,48 0,78 0,94 4,8 0,46 0,76 0,93 ≥6,4 0,45 0,76 0,93 ≥ 6,5 0,4 0,59 0,86 0,98 0,8 0,48 0,76 0,94 1,2 0,44 0,74 0,91 1,6 0,41 0,70 0,91 2,4 0,40 0,67 0,91 3,2 0,39 0,67 0,89 4,8 0,39 0,66 0,88 ≥6,4 0,38 0,66 0,87 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 77 Tabela 16 – Fator de ajustamento de greide para estimar a porcentagem de tempo gasto seguindo em greides específicos (fG). Greide (%) Comprimento (km) Fator de ajustamento de greide, fG Intervalo de fluxo em um sentido vS (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≥ 3,0 < 3,5 0,4 0,81 1,00 1,00 0,8 0,79 1,00 1,00 1,2 0,77 1,00 1,00 1,6 0,76 1,00 1,00 2,4 0,75 0,99 1,00 3,2 0,75 0,97 1,00 4,8 0,75 0,95 0,97 ≥6,4 0,75 0,94 0,95 ≥ 3,5 < 4,5 0,4 079 1,00 1,00 0,8 0,76 1,00 1,00 1,2 0,72 1,00 1,00 1,6 0,69 0,93 1,00 2,4 0,68 0,92 1,00 3,2 0,66 0,91 1,00 4,8 0,65 0,91 0,96 ≥6,4 0,65 0,90 0,96 ≥ 4,5 < 5,5 0,4 0,75 1,00 1,00 0,8 0,65 0,93 1,00 1,2 0,60 0,89 1,00 1,6 0,59 0,89 1,00 2,4 0,57 0,86 0,99 3,2 0,56 0,85 0,98 ≥6,4 1,00 1,00 1,00 ≥ 5,5 < 6,5 0,4 1,00 1,00 1,00 0,8 1,00 1,00 1,00 1,2 1,00 1,00 1,00 1,6 1,00 1,00 1,00 2,4 1,00 1,00 1,00 3,2 1,00 1,00 1,00 4,8 1,00 1,00 1,00 ≥6,4 1,00 1,00 1,00 ≥ 6,5 0,4 1,00 1,00 1,00 0,8 1,00 1,00 1,00 1,2 1,00 1,00 1,00 1,6 1,00 1,00 1,00 2,4 1,00 1,00 1,00 3,2 1,00 1,00 1,00 4,8 1,00 1,00 1,00 ≥6,4 1,00 1,00 1,00 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 78 Tabela 17 – Equivalentes em carros de passeio para caminhões, para estimar velocidade média em subidas (greides) específicas (EC). Greide (%) Comprimento (km) Equivalente em carros de passeio de caminhões, Ec Intervalo de fluxo em um sentido vS (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≥ 3,0 < 3,5 0,4 2,5 1,9 1,5 0,8 3,5 2,8 2,3 1,2 4,5 3,9 2,9 1,6 5,1 4,6 3,5 2,4 6,1 5,5 4,1 3,2 7,1 5,9 4,7 4,8 8,2 6,7 5,3 ≥6,4 9,1 7,5 5,7 ≥ 3,5 < 4,5 0,4 3,6 2,4 1,9 0,8 5,4 4,6 3,4 1,2 6,4 6,6 4,6 1,6 7,7 6,9 5,9 2,4 9,4 8,3 7,1 3,2 10,2 9,6 8,1 4,8 11,3 11,0 8,9 ≥6,4 12,3 11,9 9,7 ≥ 4,5 < 5,5 0,4 4,2 3,7 2,6 0,8 6,0 6,0 5,1 1,2 7,5 7,5 7,5 1,6 9,2 9,0 8,9 2,4 10,6 10,5 10,3 3,2 11,8 11,7 11,3 4,8 13,7 13,5 12,4 ≥6,4 15,3 15,0 12,5 ≥ 5,5 < 6,5 0,4 4,7 4,1 3,5 0,8 7,2 7,2 7,2 1,2 9,1 9,1 9,1 1,6 10,3 10,3 10,2 2,4 11,9 11,8 11,97 3,2 12,8 12,7 12,6 4,8 14,4 14,3 14,2 ≥6,4 15,4 15,2 15,0 ≥ 6,5 0,4 5,1 4,8 4,6 0,8 7,8 7,8 7,8 1,2 9,8 9,8 9,8 1,6 10,4 10,4 10,3 2,4 12,0 11,9 11,8 3,2 12,9 12,8 12,7 4,8 14,5 14,4 14,3 ≥6,4 15,4 15,3 15,2 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 79 Tabela 18 – Equivalentes em carros de passeio para caminhões e veículos de recreio, para estimar tempo gasto seguindo em subidas (greides) específicas (EC/EVR). Greide (%) Comprimento (Km) Equivalente em carros de passeio de caminhões, Ec VR, EVR Intervalo de fluxo em um sentido vS (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≥ 3,0 < 3,5 0,4 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,6 1,0 1,0 1,0 1,0 2,4 1,0 1,0 1,0 1,0 3,2 1,0 1,0 1,0 1,0 4,8 1,4 1,0 1,0 1,0 ≥6,4 1,5 1,0 1,0 1,0 ≥ 3,5 < 4,5 0,4 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,6 1,0 1,0 1,0 1,0 2,4 1,1 1,0 1,0 1,0 3,2 1,4 1,0 1,0 1,0 4,8 1,7 1,1 1,2 1,0 ≥6,4 2,0 1,5 1,4 1,0 ≥ 4,5 < 5,5 0,4 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,0 1,0 1,01,0 1,6 1,0 1,0 1,0 1,0 2,4 1,1 1,2 1,2 1,0 3,2 1,6 1,3 1,5 1,0 4,8 2,3 1,9 1,7 1,0 ≥6,4 3,3 2,1 1,8 1,0 ≥ 5,5 < 6,5 0,4 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,6 1,0 1,2 1,0 1,0 2,4 1,5 1,6 1,6 1,0 3,2 1,9 1,9 1,8 1,0 4,8 3,3 2,5 2,0 1,0 ≥6,4 4,3 3,1 2,0 1,0 ≥ 6,5 0,4 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,0 1,0 1,0 1,0 1,6 1,3 1,4 1,6 1,0 2,4 2,1 2,0 2,0 1,0 3,2 2,8 2,5 2,1 1,0 4,8 4,0 3,1 2,2 1,0 ≥6,4 4,8 3,5 2,3 1,0 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 80 Tabela 19 – Equivalentes em carros de passeio para veículos de recreio, para estimar velocidade média de viagem em subidas específicas. Greide (%) Comprimento (km) Fator de ajustamento de greide, fG Intervalo de fluxo em um sentido vS (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≥ 3,0 < 3,5 0,4 1,1 1,0 1,0 0,8 1,2 1,0 1,0 1,2 1,2 1,0 1,0 1,6 1,3 1,0 1,0 2,4 1,4 1,0 1,0 3,2 1,4 1,0 1,0 4,8 1,5 1,0 1,0 ≥6,4 1,5 1,0 1,0 ≥ 3,5 < 4,5 0,4 1,3 1,0 1,0 0,8 1,3 1,0 1,0 1,2 1,3 1,0 1,0 1,6 1,4 1,0 1,0 2,4 1,4 1,0 1,0 3,2 1,4 1,0 1,0 4,8 1,4 1,0 1,0 ≥6,4 1,5 1,0 1,0 ≥ 4,5 < 5,5 0,4 1,5 1,0 1,0 0,8 1,5 1,0 1,0 1,2 1,5 1,0 1,0 1,6 1,5 1,0 1,0 2,4 1,5 1,0 1,0 3,2 1,5 1,0 1,0 4,8 1,6 1,0 1,0 ≥6,4 1,6 1,0 1,0 ≥ 5,5 < 6,5 0,4 1,5 1,0 1,0 0,8 1,5 1,0 1,0 1,2 1,5 1,0 1,0 1,6 1,6 1,0 1,0 2,4 1,6 1,0 1,0 3,2 1,6 1,0 1,0 4,8 1,6 1,2 1,0 ≥6,4 1,6 1,5 1,2 ≥ 6,5 0,4 1,6 1,0 1,0 0,8 1,6 1,0 1,0 1,2 1,6 1,0 1,0 1,6 1,6 1,0 1,0 2,4 1,6 1,0 1,0 3,2 1,6 1,0 1,0 4,8 1,6 1,3 1,3 ≥6,4 1,6 1,5 1,4 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 81 Tabela 20 – Equivalentes em carros de passeio para estimar o efeito na velocidade média de caminhões que operam com velocidade de arrasto em longas descidas. Diferença entre VFL e a velocidade de arrasto (km/h) Equivalentes em carros de passeio e caminhões em velocidade arrasto CA(ECA) Intervalo de fluxo em um sentido Vd (ucp/h) 0 – 300 > 300 – 600 > 600 ≤20 4,4 2,8 1,4 40 14,3 9,6 5,7 ≥60 34,1 21,1 13,0 As equações 4.10 e 4.11 podem ter que ser calculadas iterativamente, como no caso de rodovias de duas faixas com dois sentidos de tráfego. Para análise por sentido o processo é semelhante, com as seguintes diferenças: Para segmentos extensos em terreno plano e ondulado, e para descidas específicas são utilizados os fluxos por sentido da Tabela 9 e Tabela 12. Para subidas específicas, são usadas a Tabela 15 e a Tabela 19. Para descidas específicas, em que alguns veículos de carga pesados se deslocam com velocidade de arrasto, é usada a equação 4.12. 4.4.5.3.Determinação da Velocidade Média de Viagem A velocidade média de viagem é estimada a partir da VFL, do fluxo no sentido analisado, do fluxo no sentido oposto, e do fator de ajustamento, função da porcentagem de zonas de ultrapassagem proibida no sentido em estudo. É usada a equação: up0sss fvv0125,0VFLVMV Eq. 4.13 onde: VMVs = velocidade média de viagem no sentido de análise (km/h); VFLs = velocidade de fluxo livre no sentido de análise (km/h); Tipo de Veículo Volume horário nos dois sentidos (ucp/h) Volume horário em um sentido (ucp/h) Tipo de Terreno Plano Ondulado Caminhões e ônibus EC 0 – 600 0 – 300 1,7 2,5 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,2 1,9 > 1200 > 600 1,1 1,5 Veículos de Recreio EVR 0 – 600 0 – 300 1,0 1,1 > 600 – 1200 > 300 – 600 1,0 1,1 > 1200 > 600 1,0 1,1 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 82 vs = fluxo em unidades de carros de passeio no período de 15 minutos de pico no sentido de análise (ucp/h); v0 = fluxo em unidades de carros de passeio no período de 15 minutos de pico no sentido oposto ao de análise, determinado pela equação 4.11 (ucp/h); fup = fator de ajustamento para a percentagem de zonas de ultrapassagem proibida para o sentido de análise, constante da Tabela 21. Tabela 21 – Fator de ajustamento da velocidade média de viagem por ação das zonas de ultrapassagem proibida em segmentos analisados por sentido de tráfego (fup). Fluxo nos sentido oposto Redução da velocidade média de viagem (km/h) Zonas de ultrapassagem proibida (%) Vp (ucp/h) ≤20 40 60 80 100 VFL = 110 km/h ≤100 1,7 3,5 4,5 4,8 5,0 200 3,5 5,3 6,2 6,5 6,8 400 2,6 3,7 4,4 4,5 4,7 600 2,2 2,4 2,8 3,1 3,3 800 1,1 1,6 2,0 2,2 2,4 1000 1,0 1,3 1,7 1,8 1,9 1200 0,9 1,3 1,5 1,6 1,7 1400 0,9 1,2 1,4 1,4 1,5 ≥1600 0,9 1,1 1,2 1,2 1,3 VFL = 100 km/h ≤100 1,2 2,7 4,0 4,5 4,7 200 3,0 4,6 5,9 6,4 6,7 400 2,3 3,3 4,1 4,4 4,6 600 1,8 2,1 2,6 3,0 3,2 800 0,9 1,4 1,8 2,1 2,3 1000 0,9 1,1 1,5 1,4 1,9 1200 0,8 1,1 1,4 1,5 1,7 1400 0,8 1,1 1,3 1,3 1,4 ≥1600 0,8 1,0 1,1 1,1 1,2 VFL = 90 km/h 5 0,8 1,9 3,6 4,2 4,4 200 2,4 3,9 5,6 6,3 6,6 400 2,1 3,0 3,8 4,3 4,5 600 1,4 138 2,5 2,9 3,1 800 0,8 131 1,7 2,0 2,2 1000 0,8 0,9 1,3 1,5 1,8 1200 0,8 0,9 1,2 1,4 1,6 1400 0,8 0,9 1,1 1,2 1,4 ≥1600 0,8 0,8 0,9 0,9 1,1 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 83 4.4.5.4.Determinação da Porcentagem de Tempo Gasto Seguindo A porcentagem de tempo gasto seguindo é estimada com base no fluxo no sentido analisado, no fluxo do sentido oposto, e um fator de ajustamento, função da percentagem de zonas de ultrapassagem proibida no sentido de análise. A porcentagem de tempo gasto seguindo é obtida pela fórmula: upss fBPTGPTGS Eq. 4.14 onde: PTGSs = percentagem do tempo gasto seguindo no sentido analisado; BPTGSs = valor básico da percentagem do tempo gasto seguindo no sentido analisado; fup = fator ajustamento, função da percentagem de zonas de ultrapassagem proibida no sentido de análise (Tabela 22). O valor básico da percentagem do tempo gasto seguindo no sentido analisado, para o fluxo existente nesse sentido é determinado pela seguinte equação: bsv.as e1100BPTGS Eq. 4.15 onde: Os valores dos coeficientes a e b são determinados pelo fluxo no sentido oposto ao da corrente em estudo, e são obtidos na Tabela 23 – Valores dos coeficientes usados na estimativa da percentagem de tempo gasto seguindo para segmentos analisados por sentido. . VFL = 80 km/h ≤100 0,3 1,1 3,1 3,9 4,1 200 1,9 3,2 5,3 6,2 6,5 400 1,8 2,6 3,5 4,2 4,4 600 1,0 1,5 2,3 2,8 3,0 800 0,6 0,9 1,5 1,9 2,1 1000 0,6 0,7 1,1 1,4 1,8 1200 0,6 0,7 1,1 1,3 1,6 1400 0,6 0,7 1,0 1,1 1,3 ≥1600 0,6 0,7 0,8 0,8 1,0 VFL = 70 km/h ≤100 0,1 0,6 2,7 3,6 3,8 200 1,5 2,6 5,0 6,1 6,4 400 1,5 0,8 3,2 4,4 4,3 600 0,7 0,5 2,1 2,7 2,9 800 0,5 0,5 1,3 1,8 2,0 1000 0,5 0,5 1,0 1,3 1,8 1200 0,5 0,5 1,0 1,2 1,6 1400 0,5 0,5 1,0 1,0 1,2 ≥1600 0,5 0,5 0,7 0,7 0,9 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 84 Tabela 22 – Fator de ajustamento da percentagem de tempo gasto seguindo por ação das zonas de ultrapassagem proibida em segmentos analisados por sentido de tráfego (fup). Fluxo nos sentido oposto Redução da velocidade média de viagem (km/h) Zonas de ultrapassagem proibida (%) Vp (ucp/h) ≤20 40 60 80 100 VFL = 110 km/h ≤100 10,1 17,2 20,2 21,0 21,8 200 12,4 19,0 22,7 23,8 24,8 400 9,0 12,3 14,1 14,4 15,4 600 5,3 7,7 9,2 9,7 10,4 800 3,0 4,6 5,7 6,2 6,7 1000 1,8 2,9 3,7 4,1 4,4 1200 1,3 2,0 2,6 2,9 3,1 1400 0,9 1,4 1,7 1,9 2,1 ≥1600 0,7 0,9 1,1 1,2 1,4 VFL = 100 km/h ≤100 8,4 14,9 20,9 22,8 26,6 200 11,5 18,2 24,1 26,2 29,7 400 8,6 12,1 14,8 15,9 18,1 600 5,1 7,5 9,6 10,6 12,1 800 2,8 4,5 5,9 6,87 7,7 1000 1,6 2,8 3,7 4,3 4,9 1200 1,2 1,9 2,6 3,0 3,4 1400 0,8 1,3 1,7 2,0 2,3 ≥1600 0,6 0,9 1,1 1,2 1,5 VFL = 90 km/h ≤100 6,7 12,7 21,7 24,5 31,3 200 10,5 17,5 25,4 28,6 34,7 400 8,3 11,8 15,5 17,5 20,7 600 4,9 7,3 10,0 11,5 13,9 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 85Tabela 23 – Valores dos coeficientes usados na estimativa da percentagem de tempo gasto seguindo para segmentos analisados por sentido. 4.4.5.5.Determinação do Nível de Serviço Inicialmente verifica-se se o fluxo vs excede 1.700 ucp/h. Se isto acontecer a rodovia está supersaturada e o nível de serviço é F. O tempo gasto seguindo se aproxima de 100%, e as velocidades variam muito e são de difícil determinação. Para um trecho de rodovia de Classe I com fluxo vs ≤ 1.700 ucp/h o nível de serviço é determinado na Figura 37, em função da velocidade média de viagem e da percentagem de tempo gasto seguindo. Para um trecho de Classe II com fluxo vs ≤ 1.700 ucp/h o nível de serviço é determinado pela Tabela 5, em função da porcentagem de tempo gasto seguindo. 800 2,7 4,3 6,1 7,2 8,8 1000 1,5 2,7 3,8 4,5 5,4 1200 1,0 1,8 2,6 3,1 3,8 1400 0,7 1,2 1,7 2,0 2,4 ≥1600 0,6 0,9 1,2 1,3 1,5 VFL = 80 km/h ≤100 5,0 10,4 22,4 26,3 36,1 200 9,6 16,7 26,8 31,0 39,6 400 7,9 11,6 16,2 19,0 23,4 600 4,7 7,1 10,4 12,4 15,6 800 2,5 4,2 6,3 7,7 9,8 1000 1,3 2,6 3,8 4,7 5,9 1200 0,9 1,7 2,6 3,2 4,1 1400 0,6 1,1 1,7 2,1 2,6 ≥1600 0,5 0,9 1,2 1,3 1,6 VFL = 70 km/h ≤100 3,7 8,5 23,2 28,2 41,6 200 8,7 16,0 28,2 33,6 45,2 400 7,5 11,4 16,9 20,7 26,4 600 4,5 6,9 10,8 13,4 17,6 800 2,3 4,1 6,5 8,2 11,0 1000 1,2 2,5 3,8 4,9 6,4 1200 0,8 1,6 2,6 3,3 4,5 1400 0,5 1,0 1,7 2,2 2,8 ≥1600 0,4 0,9 1,2 1,3 1,7 Fluxo no sentido oposto V0 (ucp/h) a b ≤200 - 0,013 0,668 400 - 0,057 0,479 600 - 0,100 0,413 800 - 0,173 0,349 1000 - 0,320 0,276 1200 - 0,430 0,242 1400 - 0,522 0,225 ≥1600 - 0,665 0,199 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 86 4.5. Rodovias com Múltiplas Faixas de Tráfego 4.5.1. Limites de aplicação da metodologia Nos procedimentos metodológicos para determinação da capacidade e nível de serviço a seguir descritos, não são considerados os efeitos que possam ser provocados por: Problemas causados por construção na rodovia, acidentes ou travessias de ferrovias; Estacionamento eventual nos acostamentos; Efeitos de reduções ou acréscimos de faixas de tráfego nos extremos do trecho; Perdas de tempo provocadas por transições na passagem para trechos com pista simples; Diferenças entre barreiras rígidas e faixas de giro à esquerda com duas faixas; Velocidades de Fluxo Livre abaixo de 70 km/h ou acima de 100 km/h. 4.5.2. Condições Ideais As condições ideais em uma rodovia de quatro ou mais faixas de tráfego incluem: Boas condições climáticas, boa visibilidade, ausência de incidentes e de acidentes; Faixas de tráfego com larguras mínimas de 3,60 m; Espaço livre lateral mínimo de 1,80 m para cada lado; Tráfego apenas de carros de passeio; Ausência de acessos; Existência de canteiro central; Velocidade de fluxo livre maior que 100 km/h. 4.5.3. Níveis de Serviço Embora o conceito de nível de serviço seja em essência o mesmo do caso de rodovia de pista simples, algumas particularidades tornam conveniente sua redefinição para o caso de rodovias de faixas múltiplas. São definidos seis Níveis de Serviço, de A a F: Nível de Serviço A: descreve as condições de fluxo livre. A operação dos veículos não é virtualmente afetada pela presença de outros veículos, depende apenas das condições geométricas e das preferências dos motoristas. Não há problemas de manobras dentro da corrente de tráfego. Eventuais interferências do fluxo são absorvidas sem mudanças na velocidade. Nível de Serviço B: também indica fluxo livre, embora a presença dos outros veículos já seja sentida. As velocidades médias de viagem são as mesmas que no Nível A, mas os motoristas têm liberdade de manobra um pouco menor. Eventuais interferências do fluxo são facilmente absorvidas, embora seja perceptível a queda do nível nesses locais. Nível de Serviço C: a influência da densidade do tráfego na operação torna-se mais visível. A habilidade para manobrar dentro da corrente de tráfego é claramente afetada pelos outros Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 87 veículos. Em rodovias com VFL acima de 80 km/h as velocidades sofrem redução. Pequenas interferências podem provocar a formação de filas. Nível de Serviço D: a habilidade para manobrar é severamente restringida devido a congestionamento do tráfego. A velocidade é reduzida pelo volume crescente. Apenas distúrbios muito pequenos podem ser absorvidos sem que se formem extensas filas. Nível de Serviço E: representa operação próxima à capacidade. As densidades variam, dependendo da VFL. Os veículos operam com o mínimo de espaçamento para manter o fluxo uniforme. Eventuais distúrbios não podem ser absorvidos rapidamente, provocando a formação de filas e levando o nível de serviço para o nível F. Para a maioria das rodovias com VFL entre 70 e 100 km/h, as velocidades médias dos carros de passeio variam entre 68 e 88 km/h, de forma imprevisível. Nível de Serviço F: representa fluxo forçado ou em colapso. Ocorre quando o fluxo de veículos que chega supera o que sai, ou quando a demanda excede a capacidade da via. Embora o fluxo pareça estar operando dentro da capacidade a jusante dos pontos em colapso, formam-se filas atrás dos mesmos. A operação dentro das filas é altamente instável, com os veículos seguidamente parando e se movimentando novamente durante pequenos períodos. As velocidades caem a valores inferiores a 48 km/h. Os critérios para determinação dos níveis de serviço constam da Erro! Fonte de referência não encontrada.. Tabela 24 –Critérios para determinação dos níveis de serviço em rodovias com quatro ou mais faixas de tráfego. NOTA: O Nível de Serviço F apresenta tráfego instável, em que os valores das variáveis representativas selecionadas são de difícil apuração. Velocidade de fluxo livre Critérios Níveis de serviço A B C D E 100 km/h Densidade Máxima (ucp/km/faixa) 7 11 16 22 25 Velocidade Média (km/h) 100,00 100,0 98,4 91,5 88,0 Máxima relação Volume / Capacidade (v/c.) 0,32 0,50 0,72 0,92 1,00 Fluxo Máximo (ucp/h/faixa) 700 1100 1575 2015 2200 90 mk/h Densidade Máxima (ucp/km/faixa) 7 11 16 22 26 Velocidade Média (km/h) 90,0 90,0 89,8 84,7 80,8 Máxima relação Volume / Capacidade (v/c.) 0,30 0,47 0,68 0,89 1,00 Fluxo Máximo (ucp/h/faixa) 630 990 1435 1860 2100 80 km/h Densidade Máxima (ucp/km/faixa) 7 11 16 22 27 Velocidade Média (km/h) 80,0 80,0 80,0 77,6 74,1 Máxima relação Volume / Capacidade (v/c.) 0,28 0,44 0,64 0,85 1,00 Fluxo Máximo (ucp/h/faixa) 560 880 1280 1705 2000 70 km/h Densidade Máxima (ucp/km/faixa) 7 11 16 22 28 Velocidade Média (km/h) 70,0 70,0 70,0 69,6 67,9 Máxima relação Volume / Capacidade (v/c.) 0,26 0,41 0,59 0,81 1,00 Fluxo Máximo (ucp/h/faixa) 490 770 1120 1530 1900 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 88 4.5.3.1.Determinação da Velocidade de Fluxo Livre (VFL) A VFL é a velocidade média dos carros de passeio para fluxos até 1.400 ucp/h/faixa. Se a determinação da velocidade tiver que ser feita para fluxos maiores, a VFL pode ser determinada usando as curvas da Figura 38. Figura 38 – Curvas de variação do fluxo com a velocidade (DNIT, 2006). O estudo da velocidade média deve ser feito medindo as velocidades de pelo menos 100 carros de passeio, escolhidos de forma sistemática (por exemplo cada 4º carro, ou todos os carros, etc.), dentro de um período de fluxo estável. Os volumes devem ser medidos devidamente classificados, para que possa ser feita sua transformação em unidades de carros de passeio. Se não for possível a medição da velocidade no campo, a VFL deve ser estimada com emprego da fórmula: Accelf ffffBVFLVFL Eq. 4.16 VFL = estimativa de VFL (km/h) BVFL = valor básico BVFL (km/h) ff = ajustamento para largura de faixa, da Tabela 78 (km/h) fel =ajustamento para espaço livre lateral,da Tabela 79 (km/h) fcc = ajustamento para o tipo de canteiro central, da Tabela 80 (km/h) fA = ajustamento para o número de acessos, da Tabela 81 (km/h) O valor básico BVFL pode ser estimado pela medição da velocidade em uma rodovia em condições semelhantes. Pode também ser estimado em função dos limites de velocidades permitidos pela sinalização. Pesquisas recentes feitas nos Estados Unidos mostram que para Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 89 velocidades limites de 65 a 70 km/h pode-se adotar para BVFL valores 11 km/h mais altos; para velocidades limites de 80 a 90 km/h, valores 8 km/h maiores. Pode-se usar um valor básico BVFL = 100 km/h para rodovias de várias faixas rurais ou suburbanas (valor sugerido no Capítulo 12 do HCM 2000). Ajustamento para Levar em Conta a Largura das Faixas de Tráfego A Tabela 25 contém os valores de ff em km/h a serem reduzidos de BVFL em função da largura das faixas de tráfego. Tabela 25 – Ajustamento para Largura de Faixa (ff). Ajustamento em Função do Espaço Livre Lateral O ajustamento de espaço livre lateral fel fornece o valor da redução de velocidade provocada por obstruções fixas ao lado da rodovia ou no canteiro central, tais como: postes, sinais, árvores, barreiras, muros de arrimo, e outros obstáculos. Meios-fios de alturas padronizadas não são considerados obstáculos. O valores de fel são fornecidos para rodovias de quatro e de seis faixas de tráfego, em função do espaço livre lateral dado por: ED EELEELEEL Eq. 4.17 onde: ELL = espaço livre lateral (m) ELLD = espaço livre a partir do bordo direito da pista de rolamento até a primeira obstrução (se maior que 1,80 m usar 1,80 m); ELLE = espaço livre a partir do bordo esquerdo das faixas de rolamento até a primeira obstrução no canteiro central (se maior que 1,80 m usar 1,80 m). Em rodovias sem canteiro central ELLE é sempre 1,80 m. Quando existirem duas faixas de giro à esquerda no canteiro central adota-se ELLE = 1,80 m. Tabela 26 – Ajustamento para espaço livre lateral (fel). Espaço lateral (m) Redução fel (Km/h) Espaço lateral (m) Redução fel (Km/h) Espaço lateral (m) Redução fel (Km/h) 3,6 0,0 3,6 0,0 Largura de Faixa (m) Redução ff (km/h) 3,6 0,0 3,5 1,0 3,4 2,1 3,3 3,1 3,2 5,6 3,1 8,1 3,0 10,6 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 90 3,0 0,6 3,0 0,6 2,4 1,5 2,4 1,5 1,8 2,1 1,8 2,1 1,2 3,0 1,2 2,7 0,6 5,8 0,6 4,5 0,0 8,7 0,0 6,3 Ajustamento para Levar em Conta o Tipo de Canteiro Central Os valores da Tabela 27 mostram que a existência de tráfego oposto sem a proteção de um canteiro central provoca a redução da VFL. Tabela 27 –Ajustamento para o tipo de canteiro central (fcc). Tipo de canteiro central Redução fcc (Km/g) Rodovias sem canteiro central 2,6 Rodovias com canteiro central 0,0 Ajustamento para Levar em Conta a Densidade de Acessos à Rodovia Para determinar o ajustamento devido aos acessos à rodovia divide-se o número total de interseções e acessos do lado direito do segmento em estudo pela sua extensão em quilômetros. Esse número é determinado separadamente para cada sentido. Para o caso de rodovias de um único sentido de tráfego, divide-se o número total de interseções e acessos dos dois lados do segmento, pela sua extensão em quilômetros. Tabela 28 – Ajustamento devido à densidade de acessos (fA). Acesso por Km Redução fA (km/h) 0 0,0 6 4,0 12 8,0 18 12,0 ≥24 16,0 NOTA: Calcula-se o número de acessos no trecho e divide-se por sua extensão em quilômetros. A densidade deve ser calculada para uma extensão mínima de 5 km, se houver dados disponíveis. Na ausência de dados devem ser usados os valores da Tabela 8 (pág. 65) já apresentado para pista simples. 4.5.3.2.Determinação do Fluxo O fluxo nos 15 minutos mais carregados da hora de pico são calculados pela seguinte fórmula: pvp p f.f.N.FPH V v Eq. 4.18 onde: Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 91 vp = fluxo nos 15 minutos mais carregados da hora de pico (ucp/h/faixa) V = volume horário de projeto (hora de pico) (veic/h) FHP = fator de hora de pico fvp = fator de ajustamento para veículos pesados fp = fator de ajustamento para população Ajustamento para Veículos Pesados A influência da presença de veículos pesados é considerada com a introdução do fator fp, determinado pela fórmula: 1EP1EP1 1 f VRVRCC vp Eq. 4.19 onde: EC, EVR = equivalentes em carros de passeio para caminhões e ônibus e para veículos de recreio, respectivamente; PC, PVR = proporção de caminhões mais ônibus e de veículos de recreio; respectivamente; fvp = fator de ajustamento para veículos pesados. Os equivalentes em carros de passeio são de dois tipos: para trechos extensos de rodovia ou para rampas específicas, conforme Tabela 29 à Tabela 32. Tabela 29 – Equivalentes em carros de passeio em trechos extensos de rodovia. Fator Tipo de Terreno Plano Ondulado Montanhoso EC (caminhões e ônibus) 1,5 2,5 4,5 Evr veículo de recreio 1,2 4,0 4,0 Um trecho deve ser enquadrado na categoria de trechos extensos, se não contiver greides de 3% com comprimentos maiores ou iguais a 1,6 km e se cada um dos greides superiores a 3% não tem extensão maior que 0,8 km. Terreno Plano: é uma combinação de alinhamentos horizontais e verticais que permite que os veículos pesados mantenham aproximadamente as mesmas velocidades dos carros de passeio. Geralmente incluem segmentos curtos com greides de 1% ou 2%. Terreno Ondulado: é uma combinação de alinhamentos horizontais e verticais que faz com que os veículos pesados trafeguem com velocidades substancialmente inferiores às dos carros de passeio. O terreno não exige, entretanto, que os veículos se desloquem lentamente ao longo de extensões significativas, nem a intervalos freqüentes. Terreno Montanhoso: é uma combinação de alinhamentos horizontais e verticais que faz com que os veículos se desloquem lentamente ao longo de extensões significativas, ou a intervalos freqüentes. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 92 Equivalentes para Greides Específicos Subidas: a Tabela 31 e Tabela 32 apresentam os equivalentes para caminhões e ônibus (EC) e para veículos de recreio (EVR) respectivamente, para subidas uniformes de rodovias com quatro ou seis faixas de tráfego. Descidas: a Tabela 32 apresenta os equivalentes para caminhões e ônibus (EC) para trechos em descida de rodovias com quatro ou seis faixas de tráfego. Para descidas com greide inferior a 4% e/ou extensão inferior a 3,2 km, devem ser usados os equivalentes para terrenos planos ou ondulados da Tabela 30. Para veículos de recreio deverão ser utilizados os equivalentes EVR da Tabela 30 para terreno plano. Conjunto de greides: Para um conjunto de subidas (descidas) de greides sucessivos de diferentes valores, mas iguais ou inferiores a 4%, ou com extensão total igual ou inferior a 1200 m, pode-se adotar como greide equivalente o que se calcula dividindo a diferença de cotas entre o início e fim do trecho pelo seu comprimento. Para greides maiores que 4% e comprimentos mais longos, uma técnica mais apropriada é descrita no Apêndice A do Capítulo 23 do HCM 2000. Tabela 30 – Equivalentes em carros de passeio para caminhões e ônibus em subidas uniformes. Greide de subida Extensão EC Percentagens de caminhões e ônibus (%) (km) 2 4 5 6 8 10 15 20 25 < 2 Qualquer 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 ≥ 2 - 3 0,0 – 0,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,4 – 0,8 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,8 – 1,2 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 1,2 – 1,6 2,0 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 1,6 – 2,4 2,5 2,0 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 > 2,4 3,0 3,0 2,5 2,5, 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 ≥ 3 – 4 0,0– 0,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,4 – 0,8 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 > 0,8 – 1,2 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 > 1,2 – 1,6 3,0 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 > 1,6 – 2,4 3,5 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 > 2,4 4,0 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 ≥ 4 – 5 0,0 – 0,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,4 – 0,8 3,0 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 > 0,8 – 1,2 3,5 3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 > 1,2 – 1,6 4,0 3,5 3,5 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 93 > 1,6 5,0 4,0 4,0 4,0 3,5 3,5 3,0 3,0 3,0 ≥ 5 – 6 0,0 – 0,4 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,4 – 0,8 4,0 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 > 0,8 – 1,2 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 > 1,2 – 1,6 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 > 1,6 – 2,4 5,5 5,0 4,5 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 > 2,4 6,0 5,0 5,0 4,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 > 6 0,0 – 0,4 4,0 3,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 > 0,4 – 0,8 4,5 4,0 3,5 3,5 3,5 3,0 2,5 2,5 2,5 > 0,8 – 1,2 5,0 45 4,0 4,0 3,5 3,0 2,5 2,5 2,5 > 1,2 – 1,6 5,5 5,0 4,5 4,5 4,0 3,5 3,0 3,0 3,0 > 1,6 – 2,4 6,0 5,5 5,0 5,0 4,5 4,0 3,5 3,5 3,5 > 2,4 7,0 6,0 5,5 5,5 5,0 4,5 4,0 4,0 4,0 Tabela 31 – Equivalentes em carros de passeio para veículos de recreio em subidas uniformes. Greide de subida Extensão EVR Percentagens de veículos de recreio (%) (km) 2 4 5 6 8 10 15 20 25 < 2 Qualquer 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 ≥ 2 0,0 – 0,8 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 > 0,8 3,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,2 1,2 1,2 ≥ 3 – 4 0,0 – 0,4 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 > 0,4 – 0,8 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 > 0,8 3,0 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 ≥ 4 – 5 0,0 – 0,4 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 > 0,4 – 0,8 4,0 3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 > 0,8 4,5 3,5 3,0 3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 2,0 ≥ 5 – 6 0,0 – 0,4 4,0 3,0 2,5 2,5 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5 > 0,4 – 0,8 6,0 4,0 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,5 2,0 > 0,8 6,0 4,5 4,0 4,0 3,5 3,0 3,0 2,5 2,0 Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 94 Tabela 32 – Equivalentes em carros de passeio para caminhões em descidas. Greide de subida Extensão EC (%) (km) 5 10 15 20 < 4 Qualquer 1,5 1,5 1,5 1,5 4 – 5 ≤ 6,4 1,5 1,5 1,5 1,5 4 – 5 > 6,4 2,0 2,0 2,0 1,5 > 5 – 6 ≤ 6,4 1,5 1,5 1,5 1,5 > 5 – 6 > 6,4 5,5 4,0 4,0 3,0 > 6 ≤ 6,4 1,5 1,5 1,5 1,5 > 6 > 6,4 7,5 6,0 5,5 4,5 Fator de Ajustamento para População O fator de ajustamento para população fp reflete o efeito que os motoristas de fim de semana e de horas de almoço exercem na rodovia. Seu valor varia de 0,85 a 1,00. Em princípio deve- se usar fp = 1, que representa tráfego de motoristas familiarizados com a rodovia. O valor menor 0,85 refere-se à participação predominante de motoristas de fim de semana. 4.5.3.3.Determinação do Nível de Serviço O Nível de Serviço pode ser determinado diretamente na Figura 40 com base na VFL e no fluxo vp em ucp/h/faixa, da seguinte maneira: Divida a rodovia em segmentos uniformes em termos geométricos e de tráfego (número de faixas de tráfego, tipo e largura do canteiro central, mudanças de greide, números de acessos por quilômetro, velocidades permitidas); Com base no valor medido ou estimado da VFL trace a curva de variação velocidade-fluxo interpolada entre as curvas da Figura 39. Baseado no ponto da curva interpolada correspondente ao valor vp determine a velocidade média dos carros de passeio (vmp) e o Nível de Serviço. Determine a densidade do fluxo pela equação: vmp vp D Eq. 4.19 onde: D = densidade (ucp/km/faixa) vp = fluxo (ucp/h/faixa) vmp = velocidade média dos carros de passeio (km/h) O Nível de Serviço também pode ser determinado na Erro! Fonte de referência não encontrada. a partir da densidade calculada. Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 95 Figura 39 – Determinação do nível de serviço (DNIT, 2006). Figura 40 – Determinação do nível de serviço (DNIT, 2006). Engenharia de Tráfego – Vol.1 Engenharia Civil - UEG 96 5. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO EM ESTUDOS DE TRÁFEGO DE RODOVIAS Este capítulo é dedicado às aplicações práticas de cálculos e análise da capacidade e nível de serviço de rodovias, com base em dados reais, utilizando-se a metodologia do HCM-2000. 5.1. Análise da capacidade e nível de serviço de rodovias com o HCM-2000 A análise da capacidade e do nível de serviço será desenvolvida a partir da base conceitual apresentada pela Profa. Vânia Barcellos G. Campos, seguida de aplicações práticas em planilhas de Excel, para trechos de rodovias brasileiras em processo de concessão. 5.2. Atualizações do HCM-2010 Atualmente a versão mais utilizada no Brasil, e que consta no Manual de Estudos de Tráfego do DNIT, é o HCM-2000. Contudo, serão apresentadas as inovações trazidas pelo HCM-2010 e disponibilizada a apostila da Profa. Lenise Grando Goldner – Análise de Capacidade de Vias com base no HCM-2010 (UFSC).